автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Разработка технологии волочения прядей стальных канатов и проволоки в предварительно-напряженной волоке

АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ

Г*ЛГТУТ ЧерНОЙ «еталлургии им- и- НЕКРАСОВА

3

На правах рукописи

ОВЧАРЕНКО Владимир Михайлович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОЛОЧЕНИЯ ПРЯДЕЙ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ И ПРОВОЛОКИ В ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННОЙ ВОЛОКЕ

Специальность: 06.16.05 — „Обработка металлов давлением"

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

Днепропетровск—1994 год

АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ Институт черной металлургии им.З.К.НГКРАС01й

На правах рук спи е.;

ОВЧАРЕНКО Владимир Михайлович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОЛОЧЕНИЯ ПРЯДЕЙ СТАЛЬНЫХ ■ КАНАТОВ И ПРОВОЛОКИ В ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННОЙ БОЛ'ОКЕ

■Специальность 05.16."Обработка металлов давлением"

Автореферат диссертации на соискание' ученей степени кандидата технически;; наук

.Днсгроиетрозсг - 1ЭР4 год

Работа выполнена в отраслевой научно-исследовательской лаборатории прикладной металлофизики и нераэрушавщих методов . контроля Одесского Государственного университета

им. И.И.Мечникова.

Научный руководитель:, доктор технических наук, дауреач

Государственной прении Украины

Й.А.ХАНОНКИН ■

Официальные оппоненты: дохтор технических наук,профессор . И.И.!СОКОВИХ1П1

кандидат технических наук А.П.ДОЛМАТОВ

Вздуцег предприятие- Днепропетровское метизное производственное объединение (ДНПО)

Защита состоится МЛЯ 1994г. а часов н;

заседании специализированного совета K141.02.0t в Институт! черной металлургии АН Украины по • адресу: 320050 г.Днепропетровск» пя.Стародубова,1. " ' .,

С диссертацией м.ожи'0 ознакомиться * в библиотеке ' Институт; черной металлургии. . ,"""• . - ; . ' ' ' •

Автореферат Разослан " 45'-: (ХПреЛЯ 19Э4г. .

"чегий секретарь

специализированного совета,

кандидат технических наук ____—✓Г.В.&збчс

общая характеристика работы

Актуальность работы. Эффективность металлургического производства ® большой степени зависит от . рационального использования катанки на сталепроволочно- канатных и метизных предприятиях. При этом такие задачи', как снкхеике затрат на материалы и ресурсы, повышение производительности производства ;; качества проволочной продукции имеет общее хозяйственно? значение. Традиционные методы реиения этих задач кахдой ь 'отдельности не дали существенных положительных результатов. Поэтому предлагается метод комплексного решения всех этих задач, основанный на самэоргакизационном подходе к процессам пластической деформации стальной катанки, проволоки и прадей для стальных канатов.

Такой подход позволяет определить оптимальные конструктивно- технологические параметры волочильного -инструмента с учетом сложного механизма пластической деформации Обрабатываемого изделия в процессе его волочениа. В результате повышаются стойкость волочильного инструмента и качество обрабатываемого изделия, производительность процесса волочения, снижаются энергосиловые и другие затраты, а такге улучшается экология сталепроволочного- производства.

Цель работы. Повышение эффективности процессов волочении прядей стальных , канатов и .проволоки за счет оптимизации конструктивно-' технологических .параметров волочильного

инструмента путем увеличения стойкости твердосплавной волоки, уменьшения силы волочения, снижения затрат на подготовку и проведение процессов волочения.

Научная новизна: - установлена перегруженность тверло-сплавной волоки окружными нормальными растягивакгимк напряжениями, которые на внутренней контактной "поверхности превышают предел прочности материала волоки; - получено у слот непрочности твердосплавной волоки и предложен критерий стойкости волочильного инструмента; - выявлена связь между величиной напряжения предварительного сжатия и основными-видами раг^угзкия твердосплавной волоки; - определены 'оптимальные конструктивно-технологические • параметры одинарного предварительно-

напряженного волочильного инструмента; .-разработан , мето повышения стойкости волочильного инструмента. .. ' *

Практическая ценность. . Оптимальные• конструктивно технологические параметра волочильного инструмента поззодя экономить твердый сплав, стальную проволоку, смазку, воду снизить затраты на изготовление инструмента и процесс волочения Определение гчокетрии канала эодоки . по, профилю ' нейк позволит повысить стабильность процесса' волочения и качеств получаемого изделия,/снизить требования к подготовке катанки заготовки к волочению, уяучпить экологию производства.

Предложен перспективный способ пластического сбжатн прядей, который с использованием прядезьющи.ч машин двойка скрутки позволит значительно повысить производительность качество прядей и канатов.

Реализация результатов работа. Проэолочиый ■ какат г; а.с.N653321 был изготовлен на ВСПКЗ и отмечен медалью ВДНЯ СССР Согласно проведенным разработкам изменена технологи запрессовки волок на Одесском сталепросо^очно-каиатнсм заводе что позволило уменьшить -расход твердого сплава на 8%. ■ •

Метод определения напряженно-деформированного состояни твердосплавной волоки учтен' в разработка» новых " способо айразизкой обработки и 'контроля еояачидыюго канала, которы проводятся с Одесским сталзпроволочко-канатныи зааодом.

Волочильный'. инструмент по ' а. с. N1560350 испытан 'рекомендован к внедрению,; на ОСЯКЗ. ' Экономический ' эфф.акт' о внедрение полученный - в • работе . результатов .на Одесскс еггалепроволочво- канатной заводе'составляет 77,83 тыс. руб. . ( ценах 1900г.). ','•'.'■"". . .

йпрорация работы.: Материалы ' диссертации доасжешд н Всесоюзной научно-технической , конференции "Прочность, долговечность ' стальных канатов". ' Сг.Одесса,1977г. 5 С'^спу^зикаиской иколе передового опыта "Пути повкайиия стойхост тзй?^оспзазного и другого инструмента для производства • ивтизох (г.0?есга,1375г.); Всесоюзном семяиарг "о проблемам повыаеш дологического ресурса статная канатов (г.Одесса,1351г.) стйл,'. м.гтя.-»ной . сгэди» НТО Ч-Л ,"'зэл:гчеиив стсйкос.

>одочильного инструмента" (г.Одесса.1982г.); Объединенном ;аучнок семинаре кафедры обработки металлов давлением ДМети и грокаткых отделов ЕЧМ Минчермета СССР (г.Днепропетровск,1883г.); Совмещенном заседании секции НТО НГМЙ и кафедры ПВП ; г. Магнитогорск, 15В5г. ) ; Всесоюзном совещании мстизнйков ¡г.Магнитогорск,1890г.).

Публикация матерналоз. По материалам диссертации эпубликовано 13 статей н получено 7 авторских свидетельств на 1эобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введений, 3-х гла», заключения и приложений, изложена на 128 листах машинописного текста, включает 16 , иллюстраций, 15 таблиц и 80 литературных источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Стальные канаты и технология их изготовления

Конструктивная, сложность канатов, связанная С многообразием э::сплутационно- потребительских требований, приводит к технологическим трудностям при и* производстве. Tas: агрегатная эазрыЕнай прочность каната в целом меньше суммарной разрквнсА 1рочности всех проволок каната на 8*26% в зависимости от сомструктивно- технологических параметров. Для уненызения этик ютерь прочности (от свивки) и .для стабилизации. свойств 4ногочисленних • элементов '■>' каната применяют следующие пополнительные методы . силовой обработки: ' обтяжкд-зредваритежьное растяжение готового -каната, рнктоека-предварительний изгиб с растяжением каната, обкатка канат.» роликами и пластическое обжатие прядей.

Стальные канаты из круглых пластически обжатых прядей (типе. JK) показали повышенную работоспособность (в 1,5 и более раз) на иахтнок наклонном подъеме, металлургических кранах и других грузоподъемник установках. Основное преимущество этих канатов (по сравнению с обычными круглопрово.ючниг.н) заключается в том, что они состоят из фасонних прополок, которые контактирует кех?,7 собой не по точкам и линиям,' а по площадкам (полоса«,). ЭГй повыпает прочность и работоспособность канатов за счет увеличения заполнения noftffrvisiobo сечения металле*« и ьа

счет улучшения условий работа проволочных .элементов канатов, обеспечиваемое повышенной взаимосвязаниостью этих элементов и меньшей величиной контактных напряжений.

Технология изготовления этих канатов отличается • от технологии изготовления обычных круглопрозолочных канатов наличием дополнительной операции пластического обасатия г.рядей. Наиболее простым и сравнительно легко осуществимым способом пластического обхатия прядей является ' волочение, которое позволяет получать тонкие и точные по размерам профили, имеющие высокое качество поверхности на больших длинах. Наибольшее ¡распространение получила схема. совмещения операций свивки и золоч-зния прядей, когда на пр.чдевьмией малине вместо свивальных плашек ' устанавливали обычный твердосплавный волочильный инструмент, который очень аироко используется при золочении стальной канатной проволоки.

Совмещение двух указанных операций привело к значительному ухудшению условий работы волочильного .инструмента и силовых систем прядевьюцего оборудования. Так операция свивки на' ярядчвьящей мавииэ определяет скорость волочения и условия смазки рабочего канала инструмента, а операция пластического обзатия прядей- внутреннее распорное давление на рабочий канал и характер его нагружения. Поэтому. по сравнении с процессом волочения проволоки процесс волочения прядей имеет целый. ряд 'особенностей: 1. Циклический характер иагруження внутренней рабочей поверхности инструмента, связанный с дискретность» структуры пряди; 2. Сравнительно небольшие по величине степень обжатия (§ =12-16%%) и скорость .волочения =40 м/иин.), связанные со спецификой совмещенного процесса спи.вки и обжатия; 3. Сравнительно высокий предел прочности материала проволок, который,з принципе, мохвт быть .в 1,6 раз дольке, т.«. прядь состоит из проволок меныаего диаметра' и ^ответственно большей прочности; 4. Значительно хуже условия смазки на внутренней рабочей.'позерхности инструмента* что ' тасис схязаао со всеми предыдущими особенностями. При зтом "стойкость ейгеиого твердосплавного -волочильного инструмента уиеньиилап • •.птлги» к.а пс-сядок при почти стопроцентно» разрушении.

Сравнительно частая замена волочильного инструмента и

связанная с этим перезаправка в сочетании с перегрузкой узлов и « . деталей прядевькщей мааины отрицательно влияли на качество

пластически обжатых прядей, увеличивали затраты па инструмент,

проволоку, экергоресурсы. что снижало эффективность процесса

изготовления прядей и канатов. Переход от обычного

твердосплавного волочильного инструмента к сдвоенному (сборнску)

с разделением общей ' степени обжатия на две волоки позволил

несколько уменьшить непроизводительные затраты времени на

перезаправку и стабилизировать процесс свивки. Однако такой

переход Дополнительно повысил силу волочения и снизил стойкость

инструмента.

2. Стойкость волочильного инструмента

Современный 'волочильный инструмент представляет собой довольно сложную конструкцию, основными составными частями которой являются .монолитная твердосплавная волока- заготовка (волока)' и металлическая обойма. Стойкость волочильного инструмента- свойство волоки противостоять во время эксплуатации изменению' Формы и. размеров волочильного канала. В теории волочения различают следувщие показатели стойкости: стойкость до налипания, стойкость до износа и стойкость до разрушения. Стойкость до разрушения считается более оС™км показателем, т.к. относится к волоке* в целом,являясь результатом предельной усталости материала волоки, и характеризует ее состояние "'от самого начала до окончания эксплуатации, включая все переядифовки.

По данным ВШОШетиза большая часть твердосплавных воле?, крупных Форм выходит из строя в результате растрескивания I-начальной стадии их использования и имеют низкую кратность повторного использования (количество перегалифовех5. По данном Запорожского метизного завода сдвоенный волочильный инструмент с волоками формы 9 при волочении1 проволоки диаме^рс-м 3,5-С,Ь разрушается от 15% до 44%, а Форма 11 при волочении п-г.?олски диаметром 5,0-6,15 км - от 504 до'55*. По даннкк Харцы'зского сталепроволочно- канатного завода раэруиение ьолечнльного инструмента на первых переходах (г-ходнкх или чермогчх гогок)

>. 8 . . = -."'■ -Л.. V ■'

составляет 65,4-80,6%, а уже ка втором переходе 19 , 2-26 , 95}.. Пр1 этом общий расход твердого сплава по метизным предприятия» (обрабатывающим низкоуглеродистую стальную-проволоку) составляет примерно 10 гр/т, а сталепр'оволочно- канатным (обрабатывают средне- и высокоуглеродистую стальную проволоку)- 20 гр/т.

Такое разрушение твердосплавных волок или, как- отмечаете?. ' литературных источниках, "низкая стойкость вояок стала тормоз о» к увеличению производительности вояочилышк станов". При этом 1 качестве основной причина такого разрушения выделяемся катанка, ее геометрические (Овал, отклонения диаметра) и поверхностны« (наличке окалины) дефекты. Поэтому основным средством борьба < этим считалось повышение требований в катанке, а также то, чт< на сталепроволочно- канатник и других предприятия: предусматривалось обрезать концы ка каждом мотке катанки. Эт< приводит к потерям катанки, а частое разрушение волок вместе < потерями производительности привод?.? к ■ потерян дефицитного I дорогостоящего" материала волок, других материалов'и ресурсов сказанных с подготовкой и установкой инструмента на эолочильио! стаке.' '• •■"..'

Таким образом, низкая стойкость - твер&осплавног< волочильного инструмента «гдяется 'важной проблемой не' только дл! процесса волочения прядей ' стальных канатов, но и для процесс, многократного 'сухого волочения проволоки. Но если при волочент проволоки эту•проблему можно решать путем повышения.требований I катанке, то при волочении прядей эта возможность отсутствует 1 поэтому причину низкой стоГ.кости необходимо искать в само! волочильном инструменте.

3. Определение напряжений и оценка стойкости твердосплавной волоки -В обдем случае обрабатываемое изделие (проволока или прядь и волочильный инструмент (твердосплавная волока и металлачгска соойма) представляют собой симметричную относительно продольно оси систему. Отсюда анализ напряженно- деформированног ссстаяния элементов это;! система целесообразно производить ци.:нпдркчг.:ки:< косудинатах. Однако аз теории О ИД известно, чт т*»чн«« давние осесимметричной задачи очень . затруднителен

Зсгтсгчу при помощи ряда допущений-и с целью получения• наиболее' простых зависимостей необходимо переходить' от объемной и о со симметричной" у. плоской,задаче,

При протяхке проволоки через конический капал твердосплавной волоки в материале проволоки действует Разноименная схема напряженного состояния. При этом выделенный элементарный объем нагружен од»;:м главным растягивающим нормальным (продольным) напряженном п двумя равными по величине • главными сжимающими (попсречкци'-О напряжениями. Величины главных нормальных (продольного и поперечного) напряжений и их распределение в деформационной зоне моя»о определить при помспк приближенного условия пластичности и эксперпмсн'-алмшх дакння из теории и практики волочения круглих сплодны* профилгй. Ка основе этих данных и с учетом малости по величин« касателышх напряжений (силы трения) можно получить среднее значение нормального контактного напряжения, которое равно по величине пределу текучести материала .проволоки и соответствует внутреннему распорному давлению. '

При протяжке .прядей через конический канал твердосплавной к одоки в материале каждой - из проводок пряди такаю действует Холйзкменная схема напряженного состоянии. Ко. з отличии от гротпкка проволоки попгрсчкис главк.1;- сх.чнаклцке. напряженна (радиальное и окружное) на равны нехдг собой. Причем рад и?, ль ¡и; с нап^в-хс-ния, являясь активными, препгсдот по величине рс«::т:'Л екрухныг напряжения. С учетом этого условно лластичеосги запишется несколько иначе, т.е. с увеличенной (на коэффициент Леде) правой частно. . Наличие пустот мехду прогоаскама г-поперечном сечекни пряди облегчает поперечную д.-форгмщк» {•течение) проволок и приводит к перераспределен:!» кехду величинами глагиых . лгололт,кого и пеп-гречного напряжения, входящих в условие пластичности. По этой г:с причине полег лчннг или радмэдышг напряжения более стьС-алыш к5 геличинг и пезге-.у ¡1ся1.'ле идаснп<отс»: вдоль очагя д^г-г нации, чем при п рот л.с к; проволоки. С учете?-; углов сриь-к» проволок шту-нсто- слоя прлд-.й п незначительным их удлчнснярн, г-днал! низ няярт имя по е^авнекн» с протяжкой п;, онол'.-к »лпио лги гямд-з в оч»."

деформации и больше при выходе из него.. При этом среднез нормальное напряжение на контактной поверхности также как и, при протяхке проволоки равно по величине пределу текучести материала проволок. ' " * -.

Это позволяет в качестве допущения представить твердосплавную волоку в виде полого кругового цилиндра, нагруженного равномерно распределенным внутренним ' давлением, и перейти к плоской осесимметричной задаче.

Оценка стойкости твердосплавной волоки производится путем совместного решения'приближенных уравнения равновесия и условия наступления предельного состояния в материале, волоки, которое так.гс как и условие пластичности может быть получено по теории Мора. Из теории расчета толстостенных цилиндров и согласно принятым допуиениям получим следующее приближенное уравнение рдаиовссил:

( + вг + е* _0 - {1)

сСг г

Согласно теории.Нора получим следующее условие наступления' предельного состояния -'."--..'-'.

: е$ ' . (2>

Реаая совместно эти уравнения'и учитывая граничные условия в виде 6г~-<3т при У"«»/* "у- получим, следующее' значение для тангенциальных (окружных) растягиваюких напряжений-. ■ , ■

где Сзачб. - эквивалентное напряжение; <' - внутренний радиус полого цилиндра; ^ - коэффициент. характеризующий

неодинаковость работы материала волоки на растяжение и сжатие; <3г - предел текучести натеркала обрабатываемого изделия.

Если а выражение (3) вместо (Зэкб. подставить предел прочности материала волоки При растяжении СвА^. ), -что будет г зет стр оваг ь наступлению предельного напряженного состояния (:. дая.чен случае разрушению), то можно сделать . следующее па^глч-гниь: скстхшс растягивающие напряжения на' внутренней .:онг&ктиой г.озсрхнссгй волоки будут больше предела прочности

~ v; v. } при

— V (Ьё.р.

Если' учесть, что для твердого сплава типа ЕК-6 <о6.р,2100 н/пмг и <) = 0,*4 , то получим <огщ&х ~ н/г.п1 . При этом для канатной проволоки ©г = « Отсюда.

могно сделать вивод о перегруженности внутренней контактной поверхности волоки окружными _ нормальными растягивающими напряжениями. Это приводит к возникновению трепгин на контактной поверхности и с учетом хрупкости материала волоки к разрушению волоки в целом.

Повысить стойкость до разрушения контактной поверхности волоки и прочность волоки в целом можно двумя способами:

1. Путем увеличения прочности материала волоки. Этот способ нецелесообразен, т.к. прочность материала необходимо увеличивать в несколько раз;

2. Лутем компенсации действия рабочей нагрузки за счет предварительного сгатия волоки. Этот способ приемлем в настоящее время и перспективен в будущем, т.к. прочность обрабатываемого катериала возрастает.

• . Применяя теорию •-расчета толстостенных цилиндров, нагруженных внутренним и наружным давлениями, получим следукасе значение окружных нормальных растягивакцих наг.рягенпй нг внутренней контактной поверхности волрки:

~ <Зт6<6+4)- 26н

60----5- , • (4;

1-Ке

где ©т и. бн - соответственно внутреннее и наружное давления;

Кб в г ~ отноиение внутреннего радиуса цилиндра (волоки) к наружному.

Как видно из (4), напряжение (э0 зависит от (5т, Кв к 6н. Величина Кв характеризует размеры твердосплавной волоки 1* согласно ГОСТ 9453-80 для наиболее применяемых в сталепроволчно-канатном производстве волок Форм С, 9 - и 11 равна' 0. (¡.Г>{0, 26. 'Следовательно Кв<1, а отсюда Кв<<1. При тагом значении Кв получим

бт -гвн ' ; • С5)

Кз (4) н (5) видно, что главке.« окружное напряженно 6о на наиболее нагруженной внутренней поверхности еолокп сущсетленне зависит от 0т я 6и при незначительности влияния разнорои ьодоки (Кв). Согласно (2) величина <3экв. будет умеиьааться < уменызением величины растягивающего напряжения (3) Следовательно, уменьшая величину растягивающего о*г,ру;;а;ос( напряжения (За , мы непосредственно увеличиваем прочност] волоки. Согласно (5) на внутренкей поЕерхности волом не Суду; действовать Х'Лстягивающие напряжения при <3"д > <Зг/2 (6).

Соотношение (6) между напряжением предварительного сжати: <3 н и пределом текучести материала обрабатываемого изделия б • обеспечивает наилучвие условия для работы твердого : хрупкого материала волоки за сч;.-г компенсации нормальна: растягивающих напряжений. Поэтому полученное выражение (6) може-быть представлено как условие прочности тг.срдосплавной волоки.

4. Определение параметров способа крепления Предварительны® напр&у.&иия сжатия создается на наружно! поверхности твердосплавной ■ волочи при. ' закреплении ое : металлическую обойму. Наиболее надежным является способ холодно: запрессовки твердосплавной', лолокв с конической' наружно; поверхностью в коническое отверстие . металлической' "обоЛмы Представив. обойму в виде полого кругового .цилиндра и приняв дл нагрухътюй внутренним давлением обоими плоское' деформирование состояние, получим приближенное условие пластичности'в слсдуюде виде5 : '_■••-'..';■"''• - ..

<5$ +(зг=1,15-вт.'об. , (7)

гдо <Зт.оз. - предел текучести материала обоймы..'

Реьая совместно (7). и (1) и. определив • раднальнч нормальные•напряжения на внутренней поверхности сбой№, получи следующее значение напрязэння предварительного сжатия:

<5н ¿ZV5 6T.CZ 6п~ , (8>

/I .

гдэ г. и г3 - соответственно наружный и внутренний радиусы сбопиь Сида запрессовки подояи , а обойму определяется ка дг»'орх«>ук>дее усилие во следув^-гму вираасншв:

Р-Рв + Рс, ' (5)

где - равнод«йс1'зу»цие соответственно ко?.«.альках и

касательных напряжений.

Определяя указании«? равнодействующие и подставят; их э (3), получим . 1 •

гд® & и 11 - соответственно наружный диаметр и гисота голо--:»; 'ЗГ - угол конусности наружной поверхности, волоки и отвсрсгиг' обоймм; % - коэффициент трения. ■

Экспериментальная проверка влияния силы сапресеоьки на стойкость волоки производилась на Одесской сталепрозолсшс-■ канатном заводе (ОСПКЗ). Согласно рекомендациям на э?.зодс бил реконструирован гидравлический пресс для холодной сапресссзкл твердосплавных волок в металлические обойми на конус. Поело реконструкции пресс стал развивать силу запрессовки 200к11 вместо до ЮОхН. Сравнительный анализ стойкости опытного (с ускяенной запрессовкой) и обычного .однанркого волочильного иисг?;?м<?н'гл показал, что увеличение силы запрессовки о 2,3 раза присело к уменшени» разруясаиа в 2,2 • .раза (Таблица). Это позволило уменьши. • годосуй норку потребления твердого еяяг.пл оас<--дс.ч ка 8%. ," • ■ ■

Из таблички.? дакнч:-: гкдно,. что основными зилами . газруочяня твердосплавных волок являются' продольное и поперечное.. ?аа рдзрушажтся более 30% ' 'вол с к. Причем при узел'.пекпи сажи запрессовки эти видй разруагиия практически мзкаится местами, т.е. продольный аид разрушения наиболее характерный для о<ГМчмчя волок изменяется на 'попвречннй, который наиболее характерен д,-.л опытных волок. Это подтверждает - перегруженность кг»тер»ага твердосплавных золок : н орла явными окружными гастагкаачинм!! напряжениями и " говорит об ' оФ^ектианостн действия тачог> параметра способа закрепления, как сила- запрессовки.. '

Экспериментальные исследования стойкости уха^дшшх опитм-^х золок при изготовлении лифтовых канатов из (мпстичссси <.-Схл-ш\ прядей (типа ПК) на ХСПКЭ показали,-что стойкость до кэкоса «я:, износостойкость этих волок повысилась в Т,2 таза. .' , '

fi I

V 1

s

ы &

к 8

El о а с

в й.

. S й S й а Е

§

et б Г\

É¡

ijj

I.

3

с.

М*

S

I

Е

5 S

11 а I

о га с á

0

1

J f>

в g

В Е

а

S

р h k à 6 £

I

¿3

О 5

• V. ч

8 а

Г2 о

Ы с

К м

tu i и.

ö 8 к 0J 1

s

I ft-

ä

0

1

6 i

N ■ M' 00 O «H *H io ' (S

<Ó N ló П OÍ N чг ci is ri -н Н^ииинМПОйР]

NnOCllûOiPlHH^IÛ Pitc^cironowoi^'p)

nrimmnafflonoi

»4 HH^NHMNfiriri

eon Í'H -C1 lí «) If lo S

N гм io o g> m о <o м гн «оилтюпшпйе

о

о

-- _ . NinnirnjNH MOOtfTrannAtin

•ОЮЮСОГ^Г^М'О'З'ЮГЧ

» if in С ш- N í a n in »

HrtMH.nnntlNflV

t П П Pi N И

rí N m N -sr Ч"

Щ ? 'S fc

ГЧ f J IM M r> Ol

tvioamvoiein.f. naiboa

•HONcooviomw-qjom « n Ч" Ч1 in f ) V V CT in tr

çr, ю w m in О Ol со

iß

с

Следовательно,- сила •'. запрессоэки позволяет с-Ф£ектизно уменьшить разрушение водок, {особенно продольный вид) за счес компенсации действия окружных нормальных растягивакцяк напряжений, действующих в поперечных сечениях волоки и приводящих к ее продольному разрушению! Однако такая компенсация не позволяет полностью *предотвратить возникновение в материале волоки других ■ предельных напряжений, что подтверждается незначительным повышением износостойкости и увеличением дох: поперечного разрушения волок.

5. Определение оптимальных конструктивно- технологических параметров волочильного инструмента

Наиболее эффективным для материала твердосплазной золо:гл является создание на внутренней рабочей поверхности волоки напряженного состояния равномерного всестороннего сжатия.

.Согласно принятым допущениям из теории расчета толстостенных цилиндров на внутренней поверхности волока получим

• 2(5„ .

■■ ~ ;

' в/-=-<ЗУ I.: 1:

- ' р . ■

,

ЙЗ (11) при = СГ/г получим

бн = <5т. ; (12;

При <эг -<3г> учитывая (12) и (10), получим

Выражение (12) разреаает неопределенность условии прочь о-л ;1 (6) и позволяет наиболее рационально использовать мате г.-мл волоки при полной компенсации действия рабочей нагрузки.' Поэте?'*' выражение (12) предлагается как критерий стойкости бллочпдьног инструмента. . Расчеты й. эхеперименты показиськг, что уменьшении наружных размеров и массы золок . примерно ;:а СГ . возрастает .эффективность способа кочпеисациа ДсЯ'.-ггя.т нагрузки при предварительном .-.стати« '.'яодски. г.;:-; :

многократном золочении стальной ¡апатит кзт^нкя, ->;

?!;ык предварительно- напрягенных волок увеличивается. в 2-5 рага по. сравнению со сдвоенными и полностью предотвращаете* Г-.з.руаекие волок. ' •

Оптимальную толцину стенки обоймы определим по рекомендациям теорий обработки металлов давлением и расчета тсдстост&инух цилиндров на прочность, согласно которым 3<г»/гг<4.

•учй'1ыйзй ■ полученные данные-, били разработаны метод пегыионпя стойкости и две конструкции волочильного инструмента, которые защищены авторскими -свидетельствами [19,20]. Одна из конструкций испытана и принята к внедрению на ОСЛКЗ Г Л, 20.].

Б. Разработка процессов во.очения 1!а г^октивность процесса волочения, заключающейся в высоком качестве' получаемого изделия при оптимальны* пг'окзвсднтс-льности и затратах, оказывают влияние большое число Факторов, среди которых мох-, к о еыдблить следующие: 1) свойства обрабатываемого материала; .2) степень обжатия; 3) волочильный инструмент и износ рабочего канала. Первые два фактора имеют непосредственное отношение к внутренним явлениям., происходящим в материале при пластической деформации изделий. Третий фактор относится к виезнску, воздействию ш обрабаткьэеиый материал, под .'¡с Л с тв и он которого происходят внутренние явления. От согласованности внесксго воздействия к внутренних ' хвленкК зависит гчЧ'-екткьаэсть г-рецесса вогоченка (еакосргаинзацкадшиИ пгдход). 5"-:::тмы»а ььтсокме требования к канатной йроьолоке, болзе р.ззошипко рассматривать на перлом плане внутренние явлении, с ксторики'должно Сыть согласовано.внешнее воздействие. •

Обеспечить указанную согласованность позволяет ноеий способ спг'.;дслснйя оптимальны»: геометрических параметров рабочего г.?«г.г*ь голсси [13]. Этот способ заключается г том, что профиль .Ос-чс г о ьелеки определяется по ве£н:с, которая образуется

г;-:: чедгчтавяенкой к- солочеиию заготовки. Б этом

случае кнкаыально учитываются реальные свойства обрабатыьаемого (•атервглг., его внутре-иние возможности . и регламентируете« ег )."г.о воздействия.

проверка слосиба, ' например, при - . с.^.-.уки« у г.*.г рабочего конуса о/и го кейке, полученк:й яр»

растяжении стальной канатной катанки и измеренной при помог;;:

инструментального микроскопа,, показала соответствие угла ^¿йкк

углу рабочего конуса обычных твердоспяаьлых волок.

Экспериментальные ■ исследования стойкости твердосплавного

волочильного инструмента при протяжке прядей на волочнльнсн

стане, и на прядевыащей» мапине показали несоответствие угла

рабочего конуса обычных волок этому процессу. .Поэтому переход от ее"

угла в 10 к 17 'позволил уменьшить силу волочения на SOS. К и: показали эксперименты при волочении прядей на разрывной ягвипг, применение одинарного волочильного инструмента вместо сборного (сдвоенного) позволяет дополнительно уменызить силу волочения па 13,2-32,3% [121-

Учитывая особенности процесса волочения прядей и езлзанчо.; с ними уменьшение стойкости волочильного инструмента, предлагая новый способ пластического обжатия прядей С14 2. Этот спосоС отличается от обычного тем, что сначала пластически обжимают параллельный пучок проволок, а затем его скручивают з прядь. Яри этом исключается циклический характер нагру.тения рабочего канала ■ "тгердосплагной' 'голоки и"уменьшается распорное давление на волоку из-за - уменьшения степени обхатия н облегчения деформации проволок, а также улучшаются условия "пластической деформацли . каждой "из проводок' пряди.. Это повышает стойкость вогохи и качегтэо пр.пдай, т.к. обжатие параллельного пучка . с дальнейшей eío скруткой способствует -сохранению волокнистой структуры стальной канатной проволоки и-, создают • предпосылки для возникновения -' структура наиболее . соогаетствухпцей. ' xapanispy . действия нагрузок при эксплуатации. '••..■

Проведение испытаний. ; опытной партии ?эзра.5о'.,а.н;к.'Го одинарного предва гвт-г льно- напряженного волочильного ка струи л .ira при многократном су я ом золочении проволок«' в Oy'iKZ

показали возможность '• осу«зстзлени:г процесса золочения охлаждения • инструмента водой ' £11,131- При этом ctcí'-ik-jcti-инструмента повиваете а о t; 5-2 раза, а качество прсвеяоки ;д*; -;г танденци» к . »лутдени»; Согласно; :t

экспериментальным данным г.-греяод , от сдвоенного ' \'нс?т>у>«-?н -г одинарному позволяет уменнкпь силу • eo¿o<ró«it ¡.УЧ. '

смазки и воды на 20%. Следовательно, • использование' одинарно! предварительно- напряженного волочильного инструмента ухе сейчг гоэЕолкет повисать эффективность, процесса золочения, перспективе этот инструмент позволяет разрабатывать и внедри: некие безотходные и экологически чистые технологии волочет самих различных изделий.

основные выгоды

1. В результате экспериментальных исследований стойкос1 твердосплавного волочильного инструмента при волочении проволок к прядей определены основные - Риды разрушения волок, которь пэдтсерадают перегруженность' материал:«' волок нормальные гастягивающими напряжениями. Продольный вид разруиени встречается чаде Поперечного и характерен для твердоеллавн» волок перегруженных окружными нормальными растягивающим напряжениями, вызванных действием ■ внутреннего распорног давления. - _

2. В .' рззулх тате анализа напряженно- деформированног состояние элементов - системы ■ "обрабатываемое изделие твердосплавная волока- металлическая . обойма" получен условие прочности тв.ердосп.чавиой волоки, которое связывает меяд собор. предел текучести материала обрабатываемого изделия напряжением предварительного сжатия волоки и- обеСпечивае компенсацию окружных растягивавших напряжений в волока,

3. Разработан метод определения оптимальных конструктивно тсуясдогических параметров одинарного " предварительно нляршгенного волочильного инструмента, позволяющий" полность кгжяснсирорать действие рабочей нагрузки на твердссплавну волоку, определен критерий стойкости, обеспечивающий наиболе рациональное использование материала волок.

А . Предложен способ .определения оптимального профил волочильного канала по профилю- шейки, образованной пр ггст.-у.снии подготовленной к волочен»» заготовки, ' которы позволит клкекмахьио учесть реальные свойства материал загс-товки, определять и уточнять оптимальную величину обжатия оСрспечиг&ят яитжг.льиую величину и равномерное распределена и: с •наличия на прогний вдоль волочильного канала.

5. Испытания разработанного одинарного предварительно-напряженного волочильного инструмента при волочении проволоки з цехах ОСЖЗ показали возможность осуществления процесса многократного сухого волочения стальной проволоки без охлаждения инструмента водой и с огра-ниченним расходом смазки. , При этом стойкость инструмента . увеличивается в 2-3 раза, качество проволоки не снижается, расход воды и смазки уменьшается на 20??, а сила волоченияlуменьшается на 10%. При золочении прядей силл волочения умсньиается на 33-52Ж.

■ S. Рекомендован перспективный способ изготовления витых проволочных изделий, связанный с использованием производитель;.и:-; машин двойной скрутки, обеспечивающий повьплениэ стойчости волок за счет исключения цикличности нагрухе1:ия рабочего канала ч качества обжатых прядей за счет сохранения исяодяоа эолгакиист--л\ структуры материала проволок.

' Основное содержание работы и результаты исслодсэакни отражены в следующих публикациях:

" ,1. Емельянов Б.Г. . Кобяков Ю.В., Овчаренко В.'Л. ,

Соломкой Л. Д. Влияние различных смазок на усилие витязка пулдя. //Прочность и '.-' долговечность стальных клчатов

-Кнез-Техника,'1375, с.'227-228. ' • , , . ■

' 2.: Соломкин Л.Д.,' Кобяхоо Ю.В., Оэчаггико В.''. ,

Черенков Д.Н. Исследог.->ние процесса пластического сбллтна пр-де ii э сборной волоке. // Прочность и долговечность сталь.чкя »мндт -Киез-Тйхника, 1975,с.161-164.

3. Гдуако íí.'í.,' Малиновский .'о. Я., Ксезхоа ;0. . , Оапаренко В.К.' Прядепровсаокд'.• // Прочность и долговечное-.", стальных канатов.- 0десса-1077,с.51-5Э.

4. Овпарзнко З.М Анализ ■ стойкости тэврдстлавчкч» волочильного инструмента-no разрушения. '// Реф. рук. Г ;>;.:и'сг?> УК. ВИНИТИ, Деп. .науч. раб. ,1977,:>3,с. 175

5. Глушко JC.-í'., Оачарзяко З.М., Млдяэищг.и! 'i.'. л .:■ стойкости твердосплавных гояок. // ~-ол. >:.t.-ti ЧЕг?.ати;к.с-?>«г;та,к.-: 1373,выг..12,.с.зе-37.

6. Ка::1щоЕскиГ. Б.А., Кобяков Ю.В.,-. Овчаренко В.М. Г!р;;д>гпроволока и ее механические свойства. // Технический прогресс г метизнок производстве. К.:Кеталлургия,1981,

с. 32-35.

7. Калг.ковскни 3-й., Кобаков Ю.Б., Овчаренко В.М. Иерепсгг.тивк создания канат об из прядепрсвелоки. // Технический прогресс в. метизнол производстве. Сб. науч. трудов.- Ы. • Металлургия,1931,159,с.35-ЗК.

5. Кобяг.ов Ю.Б., Ор-чг-ренк'о Б.М Экспериментальное

исследования стойкости гСЕохп при пластическом обзатии Кйгопроьодочных прндей. // Прочность и долговечность стальных канатов. -Черная- металлургия.. Бгел. ЕШГПТИ. Дипоиированные рукописи,1981,N11,с.247-251.

5. Овчаренйо В.М., Малявицкий К.ф Напряженное состояние и погыаенле . стойкости твердосплавных волок. // Металлургическая и .горнорудная промышленность. -1983-НЗ-С.33-40.

. 1Г-. Гягики Н.-Г. , Овчаренко В.М Прочность и износостойкость составного твердосплавного волочильного инструмента. // Ред.ж. Проблема прочности. -Киев-1988,11с.-Рук. деп. .ь ВИНИТИ 25.05.BSr., Н4028-В&£. '

11. Овчаренко В.К, Седаков Д.Е,;, Ермолаев Ю.А. , Новый волочильный инструмент, улучваюаий' экологию ■ производства г.роъоАочних ¡¡зде-дий. // Тезисы, докл. Украинской респ. н.-техн. г.о>'-ъ>. -Днепропетровск- 1931,с.75-76. . .

1?. Сплоккик Л.Д. , Овчаренко Е..К Влияние степени обжатия на уси*яг ьатяжкк при ©ськатми пряди- в одинарной и • сдвоенной ьолок^х. // Стальные канаты. Сб. каучн. трудов." -Киев-

13. Глуаг.о К.Ф., Овчаренко Б.М Оценка температурного режима агсрдьсалавного волочильного инструмента. // Стальные канатг:. се. научи, трудов. -Киев- Лыбидь, 1991, с.142-145

и. ГгукксМ.Ф., Осчаренко Б.М А.С. 633952 (СССР) Способ 1-.>гс?тоглснил г и тик провохочнзх изделий. Бил. И 43,1378.

1:>. .Гдуп-со М.Ф., Малиновский В.А., Кобяков И.В. ,

.; .-.репг.о £.«. Пкзуупин В.Е. А.С. 653321 (СССР) Проволочный г' т I*"

' 16. Налинозскии B.'ft.. , ' Кобякоз 10. В., Овчарекко З.М. А.С.642393 (СССР) Устройство для обжатия прядей. Пял. М2.1Э73

1?. Налинсвскии В.А. , Кобяков J0.B. , Озчаренко B.ii.

A.C.737538 (СССР) Способ обхатиг проволочных прядгй. Зюл. ¿120,1330 . - 1 '-.-'

13. Глушко М.Ф., Чих-А.А., Озчаренко В.М, йадявидкий К.Ф. А.С.1210933 (СССР) Способ получения оптимального профиля рабочгй зоны канала волоки. Еюл. N6,1966

13. Овчарекко В.М Л.С. 1422436 (СССР) Золсчилышй инструмент. ДСП, приоритет 23.03.SSr.

20. Овчаренко З.М A.C. 1530350 (СССР) ЗолслальнкП инструмент. Бюл. N18,1990.