Теория и технология волочения при обработке металлов давлением: Лабораторный практикум, страница 3

Напряжение волочения равно

σ_вол = P/F, где Р - усилие волочения;

F- площадь сечения изделии после волочения.

Напряжение волочения является важнейшей характеристикой процесса волочения. Оно используется при проверке надежности применяемых и разработки новых режимов волочения, для определения усилия волочения с целью подбора соответствующего волочильного оборудования.

Основное влияние на напряжение волочения оказывают следующие факторы:

-    сопротивление деформации (прочностные характеристики деформируемого металла);

-    величина деформации за проход (переход);

-    форма продольного профиля канала волоки;

-    условия трения на контактной поверхности (свойства и качество поверхностей скольжения, свойства смазки и способ ее ввода в зону деформации);

-    форма начального и конечного поперечных сечений протягиваемого изделия;

-    противонатяжение;

-    скорость и температура волочения;

-    диаметр (толщина) протягиваемого изделия.

Напряжение волочения определяется экспериментально или по теоретическим, полуэмпирическим и эмпирическим формулам.

Упрощенная формула И.Л. Перлина для определения напряжения волочения сплошных круглых профилей имеет вид

 (1.1)

где σ _scp - среднее значение сопротивления деформации;

f- коэффициент контактного трения;

σ _q - напряжение противонатяжения;

α_п- приведенный угол канала волоки, град;

Fo, Fi - площадь сечения заготовки и протянутого изделия, соответственно.

Приведенный угол α_п, учитывающий влияние на напряжение волочения калибрующего участка волочильного канала, определяется в соответствии со схемой, приведенной на рис. 1. по формуле

 (1.2)

Рис. 1. Схема к определению приведенного угла волоки

В данной работе исследуется зависимость напряжения волочения от величины деформации за проход (степени деформации), которую можно охарактеризовать с помощью следующих показателей:

Таким образом, степень деформации можно регулировать с помощью изменения величины начального или конечного сечения, или путем одновременного изменения величины того и другого сечений.

Степень деформации влияет на напряжение волочения как непосредственно (см. формулу (1.1)), так и путем изменения сопротивления деформации обрабатываемого металла, а также изменения размеров контактной поверхности.

Так, при увеличении степени деформации возрастает величина σ _scp, что вызывает рост напряжения волочения. Величину σ _scp можно определить по формуле

 (1.3)

где σ _sh и σ _sk - сопротивление деформации металла в начале и в конце деформационной зоны, соответственно; можно принять, что σ _sh~ σ _bh, а σ _sk~ σ _bk (здесь σ _bh и σ _bk - временное сопротивление разрушению металла до и после деформации, соответственно).

Увеличение деформации при сохранении профиля волоки вызывает прирост контактной поверхности и контактных сил трения, которые, в свою очередь влияют на величину напряжения волочения.

Напряжение волочения σ_вол должно быть меньше величины сопротивления пластической деформации металла после его выхода из деформационной зоны, т. е. σ_вол < σ_sk. В противном случае пластическая деформация будет происходить и после выхода металла из волоки, что может привести к образованию шейки и разрыву переднего конца обрабатываемого изделия, что недопустимо.

Один из важных технологических показателей процесса волочения - коэффициент запаса:

 (1.4)

Необходимо отметить, что существующие расчетные формулы для определения σ_вол, многие факторы учитывают приближенно, а некоторые не учитывают вообще (например, наличие поверхностных и внутренних дефектов, ослабляющих вытягиваемый конец изделия, несовпадение осей протягиваемого изделия и канала волоки, вибрация, динамические нагрузки и т. п.), а данные, полученные в ходе лабораторных экспериментов, не всегда можно перенести в промышленные условия.

Поэтому рекомендуется принимать следующие значения коэффициента запаса:

-  при волочении прутков, толстостенных труб и профилей γ₃= 1,3...1,4;

-  при волочении тонкостенных труб и профилей, а также проволоки малых диаметров γ₃ = 1,6. ..1,8.