RU2371268C1

RU2371268C1 - Hard-alloy drawing die for drawing of nichrome and similar alloy strips

Info

Publication number: RU2371268C1
Application number: RU2008104192/02A
Authority: RU
Inventors: Наталья Сергеевна Арсентьева (RU); Наталья Сергеевна Арсентьева; Лев Моисеевич Железняк (RU); Лев Моисеевич Железняк; Александр Иванович Снигирев (RU); Александр Иванович Снигирев; Николай Александрович Снигирев (RU); Николай Александрович Снигирев
Original assignee: ОАО "Каменск-Уральский завод по обработке цветных металлов"
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2009-10-27
Also published as: RU2008104192A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: drawing die has a drawing channel, which consists of inlet, working, calibrating and outlet zones. Favourable conditions of lubricant feed into deformation zone without violation of drawing process stability, more than triple reduction of normal tension level on contact surface is provided by the fact that inlet and outlet zones are combined into a single working zone, working zone is arranged at the angle of inclination to axis of channel α, tangent of which is calculated by formula tgα=(Δh/2)/(0.6…0.7)ℓ_wz, where Δh is absolute compression; ℓ_wz is length of working zone, and values tgα are in interval of 0.05-0.1. In areas of transition from working zone to calibrating zone and from calibrating zone to outlet zone, a channel has faces with length of 0.075-0.15 of calibrating zone length.

EFFECT: improved conditions of lubricant feed into channel of drawing die, higher resistance of dies by change of channel wear, elimination of breakage and improved quality of surface of strips from nichrome and similar low plastic hardly-deformed alloys.

2 cl, 4 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к производству волочением полосовых профилей из нихрома [11] и подобных ему труднодеформируемых малопластичных сплавов, а именно к форме волочильного канала твердосплавных волок, широко используемых в указанном производстве.The invention relates to the production by drawing of strip profiles from nichrome [11] and similar hardly deformable low-plastic alloys, namely, to the shape of the drawing channel of carbide dies widely used in the specified production.

Известно, что профиль канала твердосплавных волок содержит, как правило, следующие зоны: входную, смазочную, рабочую, калибрующую и выходную [1-8 и др.]. Из уровня техники также известно, что практически каждый библиографический источник, относящийся к волочильному производству, содержит сведения как о форме волочильного канала, так и об углах конусности его рабочей зоны. При этом в отношении одного из самых важных параметров - угла конусности рабочей зоны 2α библиографические источники содержат во многом противоречивую информацию.It is known that the channel profile of carbide dies contains, as a rule, the following zones: inlet, lubricant, working, calibrating and output [1-8, etc.]. It is also known from the prior art that virtually every bibliographic source related to drawing production contains information about both the shape of the drawing channel and the taper angles of its working area. Moreover, in relation to one of the most important parameters - the taper angle of the working area 2α, bibliographic sources contain largely conflicting information.

Так, в [4, с.170] для волочения проволоки из низкоуглеродистой стали рекомендуется 2α=12-16 градусов, а в том же источнике на с.170, табл.24 приведены значения 2α=8-14 градусов. Еще более широкий интервал 2α для волочения низкоуглеродистой стали приведен в [1, с.200, табл.21] - от 6 до 20 градусов. В работе [3] вопрос о назначении α не обсуждается, однако при расчете длины очага деформации [3, с.182] авторами принят угол α=8 градусов. Весьма широкий диапазон углов 2α предложен в [5]. В частности, для среднелегированных сталей рекомендован 2α=6-18 градусов [5, с.20, табл.3], для стали ЭИ903 - от 8 до 14 градусов [5, с.40], для проволоки из никелевых сплавов диам. ≤2 мм предложен 2α=8-10 градусов, а для диам. >2 мм - 10 градусов [5, с.20, табл.4]. В [2, с.236, табл.93] рекомендуются значения 2α=10-12 градусов. Согласно рекомендациям, приведенным в [7, с.305], для волочения прутков диам. до 40 мм применяют волоки с α=6-9 градусов. В соответствии с [8, с.76-77] угол 2α для волочения прутков диам. до 40 мм для различных металлов и сплавов должен находиться в следующих интервалах, град: алюминий, цинк 24-26; медь, серебро 16-20; бронзы 14-18; никель, никелевые сплавы 12-16; титан, вольфрам, молибден 8-10. Исследование волочения проволоки из труднодеформируемых вольфрама и молибдена [9] показало, что наиболее предпочтительные значения 2α в зависимости от относительного обжатия (в диапазоне 8-30%) находятся в интервале 10-15 градусов.So, in [4, p. 170], 2α = 12-16 degrees is recommended for drawing wire from low carbon steel, and in the same source, p.170, Table 24, values 2α = 8-14 degrees. An even wider range of 2α for drawing low-carbon steel is given in [1, p.200, Table 21] - from 6 to 20 degrees. In [3], the question of the purpose of α is not discussed, however, when calculating the length of the deformation zone [3, p.182], the authors adopted an angle α = 8 degrees. A very wide range of angles 2α was proposed in [5]. In particular, 2α = 6-18 degrees [5, p.20, Table 3] is recommended for medium alloyed steels [5, p.20, Table 3], from 8 to 14 degrees for EI903 steel [5, p.40], for diam. ≤2 mm suggested 2α = 8-10 degrees, and for dia. > 2 mm - 10 degrees [5, p. 20, table 4]. In [2, p. 236, Table 93], the values 2α = 10–12 degrees are recommended. According to the recommendations given in [7, p.305], for drawing of bars to dia. up to 40 mm, dies with α = 6–9 degrees are used. In accordance with [8, pp. 76-77], the angle 2α for the drawing of bars to dia. up to 40 mm for various metals and alloys should be in the following intervals, degrees: aluminum, zinc 24-26; copper, silver 16-20; bronze 14-18; nickel, nickel alloys 12-16; titanium, tungsten, molybdenum 8-10. The study of wire drawing from hard-deformed tungsten and molybdenum [9] showed that the most preferred values of 2α depending on the relative compression (in the range of 8-30%) are in the range of 10-15 degrees.

Наиболее полная и обоснованная лабораторными и промышленными опытами информация об углах рабочей зоны волочильного канала приведена в [6], однако и в этом источнике многие сведения носят противоречивый характер. Так, например, рекомендованы следующие значения α, град: 6-12 (с.110, табл.4); 4°10'-21°30' (с.118, табл.5); 3-15 (там же); 8°40'-13°30' (с.121, табл.7); 4-13 (с.144, табл.14); 6-18 (с.436, прил.3).The most complete and justified laboratory and industrial experiments, information on the angles of the working area of the drawing channel is given in [6], however, in this source, many information are contradictory. So, for example, the following values of α, degrees are recommended: 6-12 (p. 110, table 4); 4 ° 10'-21 ° 30 '(p.118, table 5); 3-15 (ibid.); 8 ° 40'-13 ° 30 '(p. 121, Table 7); 4-13 (p. 144, table 14); 6-18 (p. 436, adj. 3).

Подводя итог краткому анализу уровня техники, можно придти к заключению, что столь широкие интервалы значений угла порождены как особенностями получения изделий разных размеров из различных сплавов, так и специфическими условиями конкретного производства и возможностями инструментального участка волочильного цеха.Summing up a brief analysis of the prior art, we can conclude that such wide ranges of angle values are generated by both the features of obtaining products of different sizes from various alloys, and the specific conditions of a particular production and the capabilities of the tool section of the drawing workshop.

Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является профиль волочильного канала твердосплавной волоки, приведенный в [6, с.98, рис.72б]. В информации о наиболее близком аналоге, названном в [6] «удлиненной волокой», отмечено, что снижение угла α в 2-2,5 раза по сравнению с традиционной волокой (α=2-3° против 5-6°) и соответственное заметное удлинение рабочей зоны приближает режим трения к гидродинамическому. Далее в [6] указано, что при волочении канатной проволоки из сталей 50, 60 и 70 и проволоки из сталей ЭИ903 и Х18Н9Т стойкость волок повышена в 10-12 раз; кроме того, на основе производственного опыта показано, что при малых углах вследствие гидродинамического эффекта значительно снижен износ волок [6, с.118].The closest analogue of the claimed technical solution is the profile of the drawing channel of the carbide die, given in [6, p. 98, Fig. 72b]. In the information on the closest analogue, called “elongated drag” in [6], it is noted that the decrease in the angle α is 2–2.5 times compared with the traditional drag (α = 2-3 ° versus 5–6 °) and the corresponding noticeable lengthening of the working area brings the friction mode closer to the hydrodynamic one. Further in [6] it is indicated that when drawing wire rope from steels 50, 60 and 70 and wire from steels EI903 and Kh18N9T, the resistance of the dies is increased by 10-12 times; in addition, based on production experience, it was shown that at small angles due to the hydrodynamic effect, the wear of the fibers was significantly reduced [6, p.118].

Волока с каналом, выполненным согласно наиболее близкому аналогу, приведена на фиг.1, на которой в соответствии с обозначениями, принятыми в [6], указаны зоны: вх - входная, к - калибрующая, вых - выходная, р - рабочая, объединенная со смазочной, l - длина рабочей зоны, l_Σ - полная длина волочильного канала. Ниже рассмотрены недостатки наиболее близкого аналога, анализ которых, однако, затруднен из-за отсутствия его конкретных размерных параметров (не приведенных в [6]), кроме угла α, равного 2-3 градусам.A die with a channel made according to the closest analogue is shown in Fig. 1, where, in accordance with the notation adopted in [6], the zones are indicated: in - input, k - calibrating, output - output, p - working, combined with lubricating, l is the length of the working area, l _Σ is the total length of the drawing channel. Below we consider the shortcomings of the closest analogue, the analysis of which, however, is difficult due to the absence of its specific dimensional parameters (not given in [6]), except for the angle α equal to 2-3 degrees.

1. Из рис.72б следует, что при значительном удлинении рабочей зоны существенно возрастает общая длина волоки l_Σ: по приближенной оценке, основанной на сравнении рис.72а и 72б, - примерно в 2 раза. Это влечет за собой увеличение расхода весьма дорогостоящего твердого сплава на ее изготовление. Предлагаемая заявителем волока лишена этого недостатка, поскольку удлинение рабочей зоны в заявляемом техническом решении достигнуто без изменения габаритных размеров инструмента, регламентированных нормативным документом.1. From Fig. 72b it follows that with a significant lengthening of the working zone, the total die length l _Σ increases substantially: according to an approximate estimate based on a comparison of Figs. 72a and 72b, it is about 2 times. This entails an increase in the consumption of a very expensive hard alloy for its manufacture. The draft proposed by the applicant is devoid of this drawback, since the extension of the working area in the claimed technical solution is achieved without changing the overall dimensions of the instrument, regulated by the regulatory document.

2. Общую длину волоки наиболее близкого аналога дополнительно увеличивает наличие входной зоны, которая в заявляемом техническом решении отсутствует, следовательно, при изготовлении известной волоки дополнительно повышается расход твердого сплава.2. The total length of the die of the closest analogue further increases the presence of the input zone, which is absent in the claimed technical solution, therefore, in the manufacture of the known die further increases the consumption of hard alloy.

3. Применение удлиненного волочильного канала привело к повышению стойкости волок для проволоки из труднодеформируемых сталей в 10-12 раз. Практически такое же повышение стойкости достигнуто согласно заявляемому техническому решению при волочении полос из не менее труднодеформируемого сплава на никелевой основе - нихрома Х20Н80-Н с использованием волоки стандартной длины.3. The use of an elongated drawing channel has led to an increase in the resistance of wire dies from hardly deformed steels by 10-12 times. Almost the same increase in resistance was achieved according to the claimed technical solution when drawing strips of no less difficult to deform a nickel-based alloy - nichrome X20H80-N using dies of standard length.

4. Удлиненная волока порождает необходимость увеличения габаритов стальной обоймы, в которой она должна быть надежно закреплена. Это повышает расход стали, предназначенной для изготовления обоймы; кроме того, становится сложнее обеспечить плотный контакт возросших поверхностей волоки и обоймы.4. The elongated draw leads to the need to increase the size of the steel cage, in which it must be securely fixed. This increases the consumption of steel intended for the manufacture of clips; in addition, it becomes more difficult to maintain tight contact between the enlarged die and ferrule surfaces.

5. При переходе от рабочей зоны к калибрующей и от калибрующей к выходной зоне в волочильном канале волоки - наиболее близкого аналога не предусмотрены скругления либо фаски, что в условиях высокой адгезионной способности никелевых сплавов и больших нормальных напряжений на контакте [6, табл.14] порождает интенсивный износ калибрующей зоны, снижающий стойкость волоки и ухудшающий качество поверхности протянутого металла в случае волочения полосового профиля.5. In the transition from the working zone to the calibrating and from the calibrating to the output zone in the drawing channel of the die - the closest analogue is not provided rounding or chamfer, which is in conditions of high adhesive ability of nickel alloys and high normal stresses on the contact [6, table.14] generates intense wear of the calibrating zone, which reduces the resistance of the die and worsens the surface quality of the stretched metal in the case of drawing a strip profile.

Задачами предлагаемого технического решения являются улучшение условий подачи смазки в очаг деформации при неизменных габаритных размерах инструмента, повышение стойкости волок за счет уменьшения износа волочильного канала, ликвидация обрывности при волочении полос и повышение качества их поверхности.The objectives of the proposed technical solution are to improve the conditions for supplying lubricant to the deformation zone with constant overall dimensions of the tool, increasing the resistance of the dies by reducing wear on the drawing channel, eliminating breakage when drawing strips and improving the quality of their surface.

Поставленные задачи решаются тем, что у твердосплавной волоки для волочения полос из нихрома и подобных ему сплавов, имеющей волочильный канал с входной, рабочей, калибрующей и выходной зонами и угол наклона рабочей зоны к оси волочильного канала 2-3 градуса, входная и рабочая зоны объединены в единую рабочую зону, рабочая зона выполнена под углом наклона к оси волочильного канала α, тангенс которого рассчитывают по формуле tgα=(Δh/2)/(0,6…0,7)l_pз, где Δh - абсолютное обжатие, мм; l_рз - длина рабочей зоны, мм, и значения tgα находятся в интервале 0,05-0,1. Кроме того, в местах перехода от рабочей зоны к калибрующей зоне и от калибрующей зоны к выходной зоне волочильный канал имеет фаски длиной 0,075-0,15 длины калибрующей зоны.The tasks are solved in that in a carbide wire for drawing strips of nichrome and similar alloys having a drawing channel with input, working, calibrating and output zones and the angle of inclination of the working zone to the axis of the drawing channel is 2-3 degrees, the input and working zones are combined into a single working zone, the working zone is made at an angle of inclination to the axis of the drawing channel α, the tangent of which is calculated by the formula tgα = (Δh / 2) / (0.6 ... 0.7) l _pz , where Δh is the absolute compression, mm; l _pz is the length of the working zone, mm, and the tgα values are in the range of 0.05-0.1. In addition, at the points of transition from the working zone to the calibrating zone and from the calibrating zone to the outlet zone, the drawing channel has chamfers of length 0.075-0.15 of the length of the calibrating zone.

На фиг.2 приведена известная стандартная (не удлиненная) твердосплавная волока с каналом традиционного профиля; на фиг.3 (с увеличением х5) - фотография, иллюстрирующая характер износа поверхности канала известной волоки (фиг.2) по большим и малым граням профиля в районе рабочей и калибрующей зон. На фиг.3 введены следующие обозначения: 1 - характерный вид износа большой грани рабочей зоны волочильного канала; 2 - характерный вид износа малой грани рабочей зоны волочильного канала. На фиг.4 - заявляемая твердосплавная волока с предлагаемым в настоящей заявке профилем волочильного канала. На фиг.4 введены следующие обозначения: 1 - волочильный канал предлагаемой конфигурации; 2 - рабочая зона канала с углом ее наклона к оси канала α=3-6 градусов, объединенная с входной зоной; 3 - калибрующая зона канала; 4 - выходная зона канала; 5 - фаска в месте перехода рабочей зоны в калибрующую; 6 - фаска в месте перехода калибрующей зоны в выходную; 7 - угловая кромка рабочей зоны.Figure 2 shows the well-known standard (not elongated) carbide die with a channel of a traditional profile; figure 3 (with an increase of x5) is a photograph illustrating the wear pattern of the channel surface of the known die (figure 2) along the large and small edges of the profile in the region of the working and calibrating zones. In Fig.3, the following notation is introduced: 1 - a characteristic view of the wear of a large face of the working area of the drawing channel; 2 - a characteristic type of wear of a small face of the working area of the drawing channel. In Fig.4 - the inventive carbide drawing with the proposed profile of the drawing channel. Figure 4 introduced the following notation: 1 - drawing channel of the proposed configuration; 2 - the working area of the channel with the angle of its inclination to the axis of the channel α = 3-6 degrees, combined with the input zone; 3 - calibrating zone of the channel; 4 - output zone of the channel; 5 - chamfer at the place of transition of the working zone to the calibrating one; 6 - chamfer at the transition point of the calibrating zone to the output; 7 - the angular edge of the working area.

Выполнение волочильного канала предлагаемой формы с параметрами, указанными в формуле изобретения, обеспечивает стабильный процесс волочения полос из нихрома и подобных ему труднодеформируемых малопластичных сплавов за счет значительного улучшения условий подачи смазки в очаг деформации. Известно, что холодная деформация (в том числе волочение) нихрома отличается определенными сложностями, порожденными низкой пластичностью сплава и высокими контактными давлениями металла на волоку. Это подтверждается приведенным ниже расчетом.The implementation of the drawing channel of the proposed form with the parameters specified in the claims provides a stable process of drawing strips of nichrome and similar hard-deformed low-plastic alloys due to a significant improvement in the conditions for supplying lubricant to the deformation zone. It is known that cold deformation (including drawing) of nichrome is characterized by certain difficulties caused by low ductility of the alloy and high contact pressure of the metal on the die. This is confirmed by the calculation below.

Максимальное и минимальное абсолютные обжатия по большим граням профиля Δh_max и Δh_min при получении полос в производстве заявителя для разных проходов волочения составляют 1,0 и 0,5 мм соответственно. Следовательно, при α_min=6° для известных волок и tgα_min=0,1051 максимальная длина очага деформации l_од ^max, рассчитанная по формуле (Δh/2)/tgα_min, составляет в зависимости от Δh:The maximum and minimum absolute reductions along the large faces of the profile Δh _max and Δh _min upon receipt of strips in the production of the applicant for different drawing passes are 1.0 and 0.5 mm, respectively. Therefore, at α _min = 6 ° for known dies and tgα _min = 0.1051, the maximum length of the deformation zone l _od ^max , calculated by the formula (Δh / 2) / tgα _min , depends on Δh:

l_од ^max=(1,0/2)/0,1051=4,76 мм; l_од ^max=(0,5/2)/0,1051=2,38 мм.l _od ^max = (1.0 / 2) / 0.1051 = 4.76 mm; l _od ^max = (0.5 / 2) / 0.1051 = 2.38 mm.

Та же минимальная длина l_од ^min при α_max=20° и tgα_max=0,3640:The same minimum length l _od ^min at α _max = 20 ° and tgα _max = 0.3640:

l_од ^min=(1,0/2)/0,3640=1,37 мм; l_од ^min=(0,5/2)/0,3640=0,69 мм.l _od ^min = (1.0 / 2) / 0.3640 = 1.37 mm; l _od ^min = (0.5 / 2) / 0.3640 = 0.69 mm.

Согласно [6, с.143, формула V1-8а] среднее значение нормального напряжения на контактной поверхности рассчитывается по формулеAccording to [6, p.143, formula V1-8a] the average value of the normal voltage on the contact surface is calculated by the formula

где σ_lуп - продольное напряжение в упругой зоне, МПа;where σ _lup - longitudinal stress in the elastic zone, MPa;

Е - модуль нормальной упругости, МПа;E is the modulus of normal elasticity, MPa;

ν - коэффициент Пуассона;ν is the Poisson's ratio;

α - угол наклона рабочей зоны к оси канала;α is the angle of inclination of the working area to the axis of the channel;

µ - коэффициент трения.µ is the coefficient of friction.

Выбор заявителем значений параметров в формуле для расчета σ_п ориентирован на титан ВТ1 из [6, табл.14] как наиболее близкий по механическим свойствам к нихрому. Конкретно параметры составляют: σ_lуп=64 МПа; Е=1,1·10⁵ МПа; ν=0,22; µ=0,07 [6, с.439-440, прил.6]; угол α для известной волоки принят 6 градусов. В результате получено расчетное значение σ_п=1650 МПа, которое вполне коррелирует с приведенным в [6, табл.14].The applicant's choice of parameter values in the formula for calculating σ _{p is} oriented to VT1 titanium from [6, Table 14] as the closest to nichrome in mechanical properties. Specifically, the parameters are: σ _lup = 64 MPa; E = 1.1 · 10 ⁵ MPa; ν = 0.22; µ = 0.07 [6, p. 439-440, adj. 6]; the angle α for the known die is taken 6 degrees. As a result, the calculated value of σ _p = 1650 MPa was obtained, which completely correlates with that given in [6, Table 14].

На основании дополнительного расчета среднего контактного давления в очаге деформации р_н, проведенного по [10, с.298] с использованием данных [10, табл.22, с.299] получено значение р_н=1480 МПа, удовлетворительно согласующееся с результатами расчета по [6, табл.14].Based on an additional calculation of the average contact pressure in the deformation region p _n , carried out according to [10, p. 298] using the data of [10, Table 22, p. 299], the value p _n = 1480 MPa is obtained, which is in satisfactory agreement with the calculation results for [6, table 14].

Половина площади поверхности (в форме трапеции) очага деформации при волочении заготовки, например, поперечным сечением 3×33 мм на полосу 2×32,5 мм составит

где b₀ и b₁ - ширина заготовки и протянутой полосы соответственно; l_од - длина очага деформации, принятая для данного случая согласно приведенному выше расчету l_од ^max=4,76 мм. ТогдаHalf of the surface area (in the form of a trapezoid) of the deformation zone when drawing a workpiece, for example, with a cross section of 3 × 33 mm into a strip of 2 × 32.5 mm, will be

where b ₀ and b ₁ - the width of the workpiece and the elongated strip, respectively; l _od - the length of the deformation zone, adopted for this case according to the above calculation, l _od ^max = 4.76 mm. Then

Радиальная нормальная сила Р=σ_пF=1650·155,9·10^-6=0,257 МН=257 кН.

Radial normal force P = σ _n F = 1650 · 155.9 · 10 ^-6 = 0.257 MN = 257 kN.

Именно столь высокие значения удельного р_н и полного Р давления металла на стенки канала волоки и склонность никелевых сплавов к адгезии приводят к интенсивному износу поверхности канала; в частности в производстве заявителя наблюдали следующее: сначала появляется налипание металла на поверхность канала, а в последующем - выкрашивание твердого сплава в районе калибрующей и рабочей зон (фиг.3). Ситуация может быть существенно улучшена, если процесс волочения построить таким образом, чтобы была организована бесперебойная подача смазки в очаг деформации, обеспечено наличие слоя смазки между деформируемым металлом и поверхностью канала, т.е. чтобы был создан устойчивый режим граничного трения. Естественно, рассуждать здесь о создании режима гидродинамического трения неуместно вследствие невысокой скорости волочения полос, составляющей 70-160 м/мин.That such high values of the specific p and _n P the full metal pressure on the channel walls of the die and a tendency to adhere nickel alloys lead to intensive wear surface of the channel; in particular, the following was observed in the applicant’s production: first, metal sticking to the channel surface appears, and subsequently, the hard alloy spalling in the region of the calibrating and working zones (Fig. 3). The situation can be significantly improved if the drawing process is constructed in such a way that an uninterrupted supply of lubricant to the deformation zone is organized, and there is a lubricant layer between the deformable metal and the channel surface, i.e. so that a stable boundary friction regime is created. Naturally, it is inappropriate to discuss here the creation of a hydrodynamic friction regime due to the low speed of strip drawing, which is 70-160 m / min.

Однако достижению, как минимум, граничного трения препятствуют, кроме больших удельных давлений, высокие значения угла наклона рабочей зоны волочильного канала, выполненного согласно известным техническим решениям, - от 6 градусов [1, 5, 6] до 20 градусов [1, 6, 8]. Последнее уверенно подтверждается накопленным негативным производственным опытом заявителя, использовавшего ранее при выпуске промышленных партий полос из нихрома волоки с каналом известной формы и углами α=8-12°. Путем фиксации обрывности при волочении и контроля за состоянием поверхности полос после волочения (наличие или отсутствие смазки - порошка натриевого мыла с добавками, качество поверхности), а также наблюдениями за процессом втягивания смазки в волочильный канал заявитель может констатировать следующее. При использовании известных из уровня техники и рекомендованных углов наклона рабочей зоны к оси канала и при значениях этого угла в производстве заявителя в интервале от 8 до 12 градусов преобладающее количество смазки выдавливается в направлении, обратном направлению волочения, и не поступает в волочильный канал. Результатом этого являются:However, the achievement of at least boundary friction is hindered, in addition to high specific pressures, by high values of the angle of inclination of the working zone of the drawing channel made according to known technical solutions, from 6 degrees [1, 5, 6] to 20 degrees [1, 6, 8 ]. The latter is confidently confirmed by the accumulated negative production experience of the applicant, who had previously used dies with nichrome dies with a channel of a known shape and angles α = 8-12 ° when manufacturing industrial batches. By fixing breakage during drawing and monitoring the surface condition of the strips after drawing (presence or absence of lubricant - sodium soap powder with additives, surface quality), as well as by observing the process of drawing lubricant into the drawing channel, the applicant can state the following. When using known from the prior art and recommended angles of inclination of the working area to the axis of the channel and with values of this angle in the production of the applicant in the range from 8 to 12 degrees, the predominant amount of lubricant is squeezed in the opposite direction to the drawing direction and does not enter the drawing channel. The result of this are:

- низкая стойкость твердосплавных волок, конкретно: в худшем случае волоку вынуждены были выводить из эксплуатации вследствие грубого ее износа уже после волочения одного-двух бунтов заготовки при массе бунта ~50 кг; в лучшем случае максимальная стойкость достигала 300-350 кг протянутого металла;- low resistance of carbide dies, specifically: in the worst case, the dies were forced to decommission due to its rough wear after drawing one or two billets of the workpiece with a riot mass of ~ 50 kg; in the best case, the maximum resistance reached 300-350 kg of stretched metal;

- недопустимое ухудшение качества поверхности готовых полос после чистового прохода волочения.- unacceptable deterioration of the surface quality of the finished strips after the finishing pass of the drawing.

Далее приведен расчет длины очага деформации и значений удельного давления металла на волоку, имеющие место при использовании предлагаемого технического решения.The following is a calculation of the length of the deformation zone and the specific pressure of the metal on the die, which occur when using the proposed technical solution.

Максимальное и минимальное абсолютные обжатия Δh_min и Δh_max при волочении полос в производстве заявителя, как указано выше, равны для разных проходов волочения 1,0 и 0,5 мм соответственно. Следовательно, при tgα_min=0,05 длина очага деформации l_од ^max, рассчитанная по формуле (Δh/2)/(0,6…0,7)tgα_min, составитThe maximum and minimum absolute reductions Δh _min and Δh _max when drawing strips in the production of the applicant, as described above, are equal for different drawing passes of 1.0 and 0.5 mm, respectively. Therefore, with tgα _min = 0.05, the length of the deformation zone l _od ^max , calculated by the formula (Δh / 2) / (0.6 ... 0.7) tgα _min , will be

l_од ^max=(1,0/2)/(0,6…0,7)·0,05=14,29…16,67 мм;l _od ^max = (1.0 / 2) / (0.6 ... 0.7) · 0.05 = 14.29 ... 16.67 mm;

l_од ^max=(0,5/2)/(0,6…0,7)·0,05=7,14…8,33 мм.l _od ^max = (0.5 / 2) / (0.6 ... 0.7) · 0.05 = 7.14 ... 8.33 mm.

Та же длина при tgα_max=0,1 составитThe same length at tgα _max = 0.1 will be

l_од ^min=(1,0)/(0,6…0,7)·0,1=7,14…8,33 мм;l _od ^min = (1.0) / (0.6 ... 0.7) · 0.1 = 7.14 ... 8.33 mm;

l_од ^min=(0,5/2)/(0,6…0,7)·0,1=3,57…4,17 мм.l _od ^min = (0.5 / 2) / (0.6 ... 0.7) · 0.1 = 3.57 ... 4.17 mm.

Таким образом, увеличение l_од в сравнении с известными техническими решениями составляет:Thus, the increase in l _od in comparison with the known technical solutions is:

- при α_min и Δh_max 14,29…16,67/4,76=3,0…3,5 раза;- at α _min and Δh _max 14.29 ... 16.67 / 4.76 = 3.0 ... 3.5 times;

- при α_min и Δh_min 7,14…8,33/2,38=3,0…3,5 раза;- at α _min and Δh _min 7.14 ... 8.33 / 2.38 = 3.0 ... 3.5 times;

- при α_max и Δh_max 7,14…8,33/1,37=5,2…6,1 раза;- at α _max and Δh _max 7.14 ... 8.33 / 1.37 = 5.2 ... 6.1 times;

- при α_max и Δh_min 3,57…4,17/0,69=5,17…6,04 раза.- with α _max and Δh _min 3.57 ... 4.17 / 0.69 = 5.17 ... 6.04 times.

В итоге, увеличение длины очага деформации при использовании предлагаемого технического решения по сравнению с известными составляет от 3,0 до 6,1 раза.As a result, the increase in the length of the deformation zone when using the proposed technical solution compared to the known ones is from 3.0 to 6.1 times.

Половина площади поверхности очага деформации при волочении заготовки упомянутого выше сечения через волоку с углом наклона рабочей зоны к оси канала α=3°(tg3°=0,0524), рассчитанная по формуле:Half of the surface area of the deformation zone when drawing a workpiece of the aforementioned section through a die with the angle of inclination of the working area to the channel axis α = 3 ° (tg3 ° = 0.0524), calculated by the formula:

где l_од=(1,0/2)/0,6·0,0524=15,9 мм, равна F=520,1 мм²=520·10^-6 м².where l _od = (1.0 / 2) / 0.6 · 0.0524 = 15.9 mm, equal to F = 520.1 mm ² = 520 · 10 ^-6 m ² .

Значение

Value

Таким образом, при использовании предлагаемого волочильного канала достигнуто 1650/494=3,34-кратное снижение уровня нормальных напряжений на контактной поверхности, что стимулирует значительное улучшение условий подачи смазки в очаг деформации и обеспечивает разделение трущихся поверхностей полосы и инструмента.Thus, when using the proposed drawing channel, a 1650/494 = 3.34-fold decrease in the level of normal stresses on the contact surface is achieved, which stimulates a significant improvement in the conditions for supplying lubricant to the deformation zone and ensures the separation of the friction surfaces of the strip and the tool.

Известно [5, 6 и др.], что интенсивность износа волочильного канала, помимо других факторов, значимо зависит от среднего удельного давления металла на волоку р_н, поскольку между контактным напряжением трения τ, ответственным за износ, и р_н существует прямопропорциональная зависимость, выражаемая обычно законом Амонтона τ=µр_н, где µ - коэффициент трения между трущимися поверхностями. Отсюда следует однозначный вывод: и снижение µ, и снижение Р_н приводят к снижению τ. При неизменной радиальной силе давления металла на волоку P=const р_н, во-первых, будет тем меньше, чем меньше τ. Снижения τ в предлагаемом техническом решении достигли путем снижения µ за счет улучшения условий подачи смазки в волочильный канал, существенно уменьшив угол наклона рабочей зоны к оси канала. Во-вторых, р_н снижено за счет удлинения очага деформации, т.к. очевидно, что при Р=const сила, воздействующая на увеличенную за счет снижения α контактную площадь, порождает уменьшение р_н - согласно предлагаемому техническому решению. Подтверждением вышесказанного является резкое (в десятки раз) повышение стойкости твердосплавных волок в производстве заявителя, достигшей 3000 кг протянутого металла.It is known [5, 6, etc.] that the wear rate of the drawing channel, among other factors, significantly depends on the average specific pressure of the metal on the fiber p _n , since there is a direct proportion between the contact friction stress τ responsible for wear and p _n , usually expressed by Amonton's law τ = µr _n , where µ is the coefficient of friction between the rubbing surfaces. This leads to an unambiguous conclusion: both a decrease in μ and a decrease in P _n lead to a decrease in τ. With a constant radial force of the metal pressure on the die P = const r _n , firstly, it will be the smaller, the smaller τ. The decrease in τ in the proposed technical solution was achieved by reducing μ by improving the conditions for supplying lubricant to the drawing channel, significantly reducing the angle of inclination of the working area to the channel axis. Secondly, p _{n is} reduced due to lengthening of the deformation zone, because it is obvious that at P = const the force acting on the contact area increased by decreasing α causes a decrease in p _n - according to the proposed technical solution. Confirmation of the above is a sharp (tens of times) increase in the hardness of carbide dies in the production of the applicant, which reached 3000 kg of stretched metal.

Далее приведено обоснование интервалов параметров, назначенных в заявленном техническом решении.The following is the rationale for the intervals of the parameters assigned in the claimed technical solution.

1. Значения тангенса угла наклона рабочей зоны к оси волочильного канала, равные 0,05-0,1, соответствуют интервалу углов α от 3 до 6 градусов, т.е. интервал полного угла волочильного канала 2α составляет 6-12 градусов. Перед формулировкой задач предлагаемого технического решения заявителем акцентировано, что улучшение условий подачи смазки в очаг деформации осуществлено при неизменных габаритных размерах инструмента, т.е. общая длина волоки оставлена прежней и, как отмечалось выше, равной, например в производстве заявителя, 25 мм. С учетом длины рабочей зоны l_рз, равной 18 мм, при общей длине волочильного канала 25 мм и при назначении (проверенной практикой производства промышленных партий полос) величины абсолютного обжатия Δh=0,5-1,0 мм, такие углы наклона гарантируют надежное поступление смазки в рабочую зону. Выполнение угла α меньше 3 градусов приводит даже при несущественной, но практически неизбежной вибрации задаваемой в волоку заготовки к травмированию ее поверхности об угловую кромку 7 (фиг.4) рабочей зоны. Здесь полезно отметить, что во избежание опасности повреждения поверхности заготовки об угловую кромку 7 рабочей зоны в момент ввода ее в волочильный канал, имеющий минимальный угол α=3° при максимальном абсолютном обжатии Δh_max=1,0 мм, в действующем производстве заявителя при использовании волочильного стана ВСГ1/650 на его волокодержателе перед входом в волоку установили два направляющих ролика, обеспечивающих центрирование заготовки относительно оси канала с необходимой точностью.1. The values of the tangent of the angle of inclination of the working area to the axis of the drawing channel, equal to 0.05-0.1, correspond to the interval of angles α from 3 to 6 degrees, ie the interval of the full angle of the drawing channel 2α is 6-12 degrees. Before formulating the objectives of the proposed technical solution, the applicant emphasized that the improvement of the conditions for supplying lubricant to the deformation zone was carried out with the tool overall dimensions unchanged, i.e. the total length of the die is left the same and, as noted above, equal, for example, in the production of the applicant, 25 mm Taking into account the length of the working zone l _rz equal to 18 mm, with a total length of the drawing channel 25 mm and when assigning (by proven practice for the production of industrial batches of strips) the absolute compression Δh = 0.5-1.0 mm, such tilt angles guarantee reliable flow lubrication to the working area. The implementation of the angle α is less than 3 degrees, even with an insignificant, but almost inevitable vibration of the workpiece supplied into the fiber, injuring its surface against the corner edge 7 (Fig. 4) of the working area. It is useful to note here that in order to avoid the risk of damage to the surface of the workpiece against the corner edge 7 of the working area at the time of its entry into the drawing channel having a minimum angle α = 3 ° with a maximum absolute reduction Δh _max = 1.0 mm, in the current production of the applicant when using drawing guide mill VSG1 / 650 on its fiber holder before entering the draw, two guide rollers were installed, which ensure centering of the workpiece relative to the channel axis with the necessary accuracy.

При выполнении угла α больше 6 градусов не реализуется достаточно полное втягивание смазки в рабочую зону, т.е. возникает ее ощутимый отгон в направлении, обратном направлению волочения.When the angle α is greater than 6 degrees, a sufficiently complete retraction of the lubricant into the working area is not realized, i.e. there is a noticeable distillation in the direction opposite to the direction of drawing.

2. 3начения числового коэффициента 0,6…0,7, используемые в расчетной формуле тангенса угла α, продиктованы, с одной стороны, упомянутой выше величиной абсолютного обжатия Δ_h=0,5-1,0 мм и значениями угла α, и с другой стороны, ограничены длиной рабочей зоны l_рз=18 мм, которую, при всех значениях рассматриваемых параметров, длина очага деформации превышать не должна. По существу числовой коэффициент 0,6…0,7 выполняет роль коэффициента запаса - во избежание нарушения условия l_од<l_рз. Поскольку все три названных параметра (α, Δh и l_рз), а также числовой коэффициент 0,6…0,7 связаны между собой выражением tgα=(Δh/2)/(0,6…0,7) l_рз, приведенным в формуле заявляемого технического решения, то рассчитанная на основании этого выражения длина очага деформации l_од находится в интервале 3,57…16,67 мм, т.е. не превышает l_рз, равной 18 мм; таким образом, условие l_од<l_рз соблюдено.2. The values of the numerical coefficient 0.6 ... 0.7 used in the calculation formula for the tangent of the angle α are dictated, on the one hand, by the above-mentioned absolute compression Δ _h = 0.5-1.0 mm and the values of the angle α, and with on the other hand, they are limited by the length of the working zone l _rz = 18 mm, which, for all values of the considered parameters, the length of the deformation zone should not exceed. In essence, a numerical coefficient of 0.6 ... 0.7 plays the role of a safety factor - in order to avoid violating the condition l _od <l _rz . Since all three of the above parameters (α, Δh and l _pc ), as well as the numerical coefficient 0.6 ... 0.7 are related by the expression tgα = (Δh / 2) / (0.6 ... 0.7) l _pc , given in the formula of the claimed technical solution, the length of the deformation zone l _od calculated on the basis of this expression is in the range of 3.57 ... 16.67 mm, i.e. does not exceed l _rz equal to 18 mm; Thus, the condition l _od <l _{rz is} met.

3. Минимальная длина фасок 5 и 6 (фиг.4), равная 0,075 длины калибрующей зоны 3. The minimum length of the chamfers 5 and 6 (figure 4), equal to 0.075 lengths of the calibrating zone

l_кз и составляющая (при принятой на производстве длине калибрующей зоны l_кз, равной 4 мм) в абсолютном выражении 0,075×4=0,3 мм, назначена с целью соблюдения двух условий: стабильности размеров калибрующей зоны, что особенно важно в чистовом проходе волочения при получении готового профиля полосы, а также во избежание появления сколов кромки калибрующей зоны в месте перехода от калибрующей зоны к выходной с учетом высокой адгезионной способности сплава. Максимальная длина фасок 5 и 6, равная 0,15 длины калибрующей зоны и составляющая в абсолютном выражении 0,15×4=0,6 мм, также назначена с целью соблюдения двух упомянутых выше условий; кроме того, максимальная длина фасок ограничена необходимостью соблюдения широко известного в волочильном производстве принципа - чем протяженнее l_кз, тем калибрующая зона меньше подвержена износу и тем выше стойкость волоки. При превышении максимальной длины фаски, равной 0,6 мм, заметно сокращается длина калибрующей зоны, что крайне нежелательно с учетом вышеизложенного.l _kz and component (when the length of the calibrating zone l _kz is 4 mm, accepted in the production) in the absolute expression 0.075 × 4 = 0.3 mm, is assigned in order to observe two conditions: dimensional stability of the calibrating zone, which is especially important in the finishing pass of drawing upon receipt of the finished strip profile, as well as to avoid chipping of the edge of the gage zone at the transition from the gage zone to the output, taking into account the high adhesive ability of the alloy. The maximum length of the chamfers 5 and 6, equal to 0.15 of the length of the calibrating zone and constituting in absolute terms 0.15 × 4 = 0.6 mm, is also assigned in order to comply with the two conditions mentioned above; in addition, the maximum length of the chamfers is limited by the need to comply with the principle widely known in drawing production - the _longer l _kz , the calibrating zone is less susceptible to wear and the higher the die resistance. If the maximum chamfer length of 0.6 mm is exceeded, the length of the calibrating zone is noticeably reduced, which is extremely undesirable in view of the foregoing.

Таким образом, интервалы параметров, обусловленные необходимостью решения поставленной технической задачи, представляются обоснованными.Thus, the intervals of the parameters, due to the need to solve the technical problem, seem reasonable.

Все вышеуказанное относится в равной мере как к большим граням волочильного канала прямоугольного поперечного сечения, так и к малым, которые ответственны за формирование малых граней полосового профиля и от которых в существенной степени зависят стойкость волоки в целом и качество получаемых полос. Поэтому в производстве заявителя, с использованием принципа рационального распределения деформаций по сечению профиля, абсолютное обжатие по малым граням в первых 2-3 проходах, с учетом допусков на ширину горячекатаной заготовки, находится в пределах 0,5-0,6 мм, а в предчистовом и чистовом проходах составляет 0,2-0,3 мм.All of the above applies equally to the large faces of the drawing channel of rectangular cross-section, and to the small ones, which are responsible for the formation of small faces of the strip profile and on which the resistance of the die as a whole and the quality of the resulting strips depend to a large extent. Therefore, in the production of the applicant, using the principle of a rational distribution of deformations over the profile cross section, the absolute reduction along small faces in the first 2-3 passes, taking into account the tolerances for the width of the hot-rolled billet, is in the range of 0.5-0.6 mm, and in the finishing and finishing passes is 0.2-0.3 mm.

В качестве примера конкретной реализации заявляемого технического решения далее кратко изложен процесс получения полосового профиля прямоугольного поперечного сечения с размерами 2,0×20 мм из нихрома Х20Н80-Н в производственных условиях заявителя. Слиток наполнительного литья конической формы диам. 85/120 и высотой 650 мм прокатывают вгорячую на мелкосортно-проволочном стане в составе обжимной клети 440 и 9-клетевой линейной группы 300 на полосовую заготовку с размерами сечения 5×22,5 мм; уборку проводят бунтовым способом. После удаления с бунтов заготовки окалины путем щелочно-кислотного травления заготовку протягивают через волоки с заявляемым профилем волочильного канала за 5 проходов на однократной волочильной машине ВСГ 1/650, применяя смягчающие промежуточные отжиги в шахтной печи после каждого прохода волочения с последующими травлениями. Смазка при волочении - сухой порошок натриевого мыла с добавками. Для готовой полосы, поставляемой, как правило, в мягком состоянии, проводят отделочный отжиг, чистовое травление и после приемки ОТК и упаковки отправляют потребителю. Готовая продукция полностью соответствует требованиям стандарта [11] как по удельному электрическому сопротивлению, так и по механическим свойствам - пределу прочности и относительному удлинению. Стойкость волок с волочильным каналом предлагаемой конфигурации по сравнению со стойкостью волок со стандартным профилем увеличена, как минимум, в 9-10 раз, практически прекратилась обрывность полос в процессе волочения, заметно повысилось качество поверхности готовых полос.As an example of a specific implementation of the claimed technical solution, the process of obtaining a strip profile of rectangular cross-section with dimensions of 2.0 × 20 mm from nichrome X20H80-N under the operating conditions of the applicant is briefly outlined below. Conical casting filler ingot diam. 85/120 and a height of 650 mm are rolled hot on a small-section wire mill consisting of a crimping stand 440 and a 9-stand linear group 300 onto a strip billet with a cross-sectional size of 5 × 22.5 mm; cleaning is carried out in a riotous way. After removing scale from the riots by alkaline-acid etching, the workpiece is pulled through dies with the claimed profile of the drawing channel for 5 passes on a single drawing machine VSG 1/650, using softening intermediate annealing in the shaft furnace after each passage of drawing with subsequent etching. Lubrication during drawing - dry powder of sodium soap with additives. Finished annealing, fine etching are carried out for the finished strip, which is delivered, as a rule, in a soft state, and after acceptance of the quality control and packaging are sent to the consumer. Finished products fully comply with the requirements of the standard [11] both in electrical resistivity and in mechanical properties - tensile strength and elongation. The resistance of dies with a drawing channel of the proposed configuration compared with the resistance of dies with a standard profile is increased by at least 9-10 times, the breakage of the strips during drawing has practically stopped, the surface quality of the finished strips has noticeably improved.

Список использованных источниковList of sources used

1. Красильников Л.А., Лысенко А.Г. Волочильщик проволоки. Изд. 3-е. М.: Металлургия, 1987, 320 с.1. Krasilnikov L.A., Lysenko A.G. Wire dragger. Ed. 3rd M .: Metallurgy, 1987, 320 p.

2. Брабец В.И. Проволока из тяжелых цветных металлов и сплавов. Справочник. М.: Металлургия, 1984, 296 с.2. Brabets V.I. Wire made of heavy non-ferrous metals and alloys. Directory. M .: Metallurgy, 1984, 296 p.

3. Ерманок М.З., Ватрушин Л.С. Волочение цветных металлов и сплавов. Изд. 2-е. М.: Металлургия, 1988, 288 с.3. Yermanok M.Z., Vatrushin L.S. Drawing of non-ferrous metals and alloys. Ed. 2nd. M .: Metallurgy, 1988, 288 p.

4. Красильников Л.А., Красильников С.А. Волочильщик проволоки. Изд. 2-е. М.: Металлургия, 1977, 240 с.4. Krasilnikov L.A., Krasilnikov S.A. Wire dragger. Ed. 2nd. M .: Metallurgy, 1977, 240 p.

5. Хаяк Г.С. Инструмент для волочения проволоки. М.: Металлургия, 1974, 128 с.5. Hayak G.S. Wire drawing tool. M .: Metallurgy, 1974, 128 p.

6. Перлин И.Л., Ерманок М.З. Теория волочения. Изд. 2-е. М.: Металлургия, 1971, 448 с.6. Perlin I.L., Yermanok M.Z. Theory of drawing. Ed. 2nd. M .: Metallurgy, 1971, 448 p.

7. Хаяк Г.С. Волочение проволоки из цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1967, 151 с.7. Hayak G.S. Drawing of wire from non-ferrous metals and alloys. M .: Metallurgy, 1967, 151 pp.

8. Ландихов А.Д. Производство труб, прутков и профилей из цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1971, 448 с.8. Landikhov A.D. Production of pipes, rods and profiles from non-ferrous metals and alloys. M .: Metallurgy, 1971, 448 p.

9. Брыскин Б.Д., Несговоров В.В., Шегай А.А. и др. Цветные металлы №5, 1970. С.78-79.9. Bryskin B.D., Nesgovorov V.V., Shegay A.A. and other Non-ferrous metals No. 5, 1970. S.78-79.

10. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением / А.Н.Леванов, В.Л.Колмогоров, С.П.Буркин и др. М.: Металлургия, 1976, 416 с.10. Contact friction in the processes of metal forming by pressure / A.N. Levanov, V.L. Kolmogorov, S.P. Burkin et al. M.: Metallurgy, 1976, 416 pp.

11. ГОСТ 12766.2-96 Лента из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. М.: Изд-во стандартов. ОКП123500, 12 3600. Группа В73.11. GOST 12766.2-96 Tape made of precision alloys with high electrical resistance. M .: Publishing house of standards. OKP123500, 12 3600. Group B73.

Claims

1. Carbide drawing for drawing strips of nichrome and similar hardly deformable alloys, having a drawing channel with input, working, calibrating and output zones, characterized in that the input and working zones are combined into a single working zone, inclined to the axis of the drawing channel at an angle α, the tangent of which tgα = (Δh / 2) / (0.6 ... 0.7) l _rz , where Δh is the absolute compression of the strip, mm; l _rz - the length of a single working area, mm, while the values of tgα are in the range of 0.05-0.1.

2. The die according to claim 1, characterized in that in the areas of transition from the working single zone to the calibrating zone and from the calibrating zone to the output drawing channel, there are bevels with a length of 0.075-0.15 of the length of the calibrating zone.