RU2238160C1 - Method of working surface of blank for forming its roughness at drawing wire - Google Patents
Method of working surface of blank for forming its roughness at drawing wire Download PDFInfo
- Publication number
- RU2238160C1 RU2238160C1 RU2003111416/02A RU2003111416A RU2238160C1 RU 2238160 C1 RU2238160 C1 RU 2238160C1 RU 2003111416/02 A RU2003111416/02 A RU 2003111416/02A RU 2003111416 A RU2003111416 A RU 2003111416A RU 2238160 C1 RU2238160 C1 RU 2238160C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- blank
- brush
- roughness
- brushes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Metal Extraction Processes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к волочильному производству и может быть использовано при производстве проволоки.The invention relates to drawing production and can be used in the manufacture of wire.
Известно, что одним из факторов, обеспечивающих стабильность протекания процесса волочения, является непрерывный захват смазки поверхностью заготовки в очаг деформации. Для выполнения этого условия смазка должна заполнять “карманы”, образованные шероховатостью поверхности заготовки. Таким образом, устойчивый захват смазки в очаг деформации при волочении возможен при достаточно развитой шероховатости поверхности заготовки.It is known that one of the factors ensuring the stability of the drawing process is the continuous capture of lubricant by the surface of the workpiece into the deformation zone. To fulfill this condition, the grease must fill the “pockets” formed by the surface roughness of the workpiece. Thus, a stable capture of the lubricant in the deformation zone during drawing is possible with a sufficiently developed roughness of the surface of the workpiece.
Известен способ производства катанки с шероховатой поверхностью и улучшенной способностью к волочению (JP №54-14720, кл. В 21 В 1/18, опубл. 15.06.1981). Согласно этому способу катанку производят с высотой микронеровностей 3-20 мкм, предпочтительно 5-15 мкм и средней величиной шага неровностей 10-100 мкм, предпочтительно 20-30 мкм. Получение катанки с заданным уровнем шероховатости определяется классом обработки поверхности калибров валков проволочного стана.A known method for the production of wire rod with a rough surface and improved ability to drag (JP No. 54-14720, CL. 21 IN 1/18, publ. 15.06.1981). According to this method, wire rod is produced with a microroughness height of 3-20 microns, preferably 5-15 microns and an average pitch of roughnesses of 10-100 microns, preferably 20-30 microns. Obtaining wire rod with a given level of roughness is determined by the class of surface treatment of the gauges of the rolls of the wire mill.
Использование на современных мелкосортнопроволочных станах валков из твердосплавных материалов, поверхность калибров которых обрабатывают на специальных шлифовальных агрегатах, не позволяет получить катанку с указанными параметрами шероховатости поверхности.The use of rolls of carbide materials on modern small-grade wire mills, the caliber surface of which is processed on special grinding units, does not allow one to obtain a wire rod with the indicated surface roughness parameters.
Известен способ производства биметаллической проволоки, включающий зачистку поверхности сердечника из средне- и высокоуглеродистых сталей, нагрев сердечника за счет тепловыделения при зачистке до температуры 320-520°С на глубину 0,05-0,15 его диаметра, а последующие внутренние слои до температуры 20-320°С и спрессовывание сердечника алюминием через 0,04-1,5 с после зачистки с нагревом, при этом в процессе зачистки поверхности сердечника придают изотропную шероховатость величиной Rz=3-20 мкм (SU №1274788, кл. В 21 С 23/22, опубл. 07.12.1986).A known method for the production of bimetallic wire, including stripping the surface of the core from medium and high carbon steels, heating the core due to heat during stripping to a temperature of 320-520 ° C to a depth of 0.05-0.15 of its diameter, and subsequent inner layers to a temperature of 20 -320 ° C and pressing the core with aluminum in 0.04-1.5 s after stripping with heating, while in the process of stripping the surface of the core give an isotropic roughness of R z = 3-20 μm (SU No. 1274788, class B 21 C 23/22, publ. 07.12.1986).
В известном способе на поверхности сердечника формируют шероховатость, характеризующуюся лишь высотным параметром Rz, в то время как при волочении для захвата смазки в очаг деформации большое значение имеет величина среднего шага микронеровностей поверхности (Sm). Известный способ также не регламентирует параметры обработки поверхности металлическими щетками.In the known method, a roughness is formed on the surface of the core, characterized only by the height parameter R z , while when drawing to capture lubricant into the deformation zone, the value of the average step of surface roughness (S m ) is of great importance. The known method also does not regulate the parameters of surface treatment with metal brushes.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ формирования шероховатости поверхности заготовки под волочение, преимущественно катанки, включающий обработку поверхности движущейся заготовки, при которой на поверхность наносят шероховатый микрорельеф с высотой шероховатости в интервале (0,006 - 0,02)d при шаге, равном (0,007-0,015)d, где d - диаметр катанки, при этом микрорельеф наносят прокаткой в валках идентичной шероховатости (SU №820962, кл. В 21 С 9/00, опубл. 15.04.1981).The closest analogue of the invention is a method of forming a surface roughness of a workpiece for drawing, mainly wire rod, comprising surface treatment of a moving workpiece, in which a rough microrelief with a roughness height in the range of (0.006-0.02) d is applied at a step equal to (0.007- 0.015) d, where d is the diameter of the wire rod, and the microrelief is applied by rolling in rolls of identical roughness (SU No. 820962, class B 21 C 9/00, publ. 15.04.1981).
Известный способ не обеспечивает получение на поверхности заготовки шероховатости, характеризующейся параметрами среднего арифметического отклонения профиля Ra=5 - 10 мкм и среднего шага микронеровностей Sm=15-30 мкм, необходимыми для стабильного захвата смазки в очаг деформации при волочении и, следовательно, снижения усилия волочения. Следует отметить, что интервал значений Rz=10-50 мкм соответствует интервалу значений Ra=2,5 - 10 мкм (см. справочник “Допуски и посадки” под. Ред Мягкова В.Д. - Л., 1979. Том 1).The known method does not provide obtaining on the surface of the workpiece a roughness characterized by the arithmetic mean deviation of the profile R a = 5 - 10 μm and the average step of microroughness S m = 15-30 μm, which are necessary for stable capture of the lubricant in the deformation zone during drawing and, therefore, reduce dragging efforts. It should be noted that the range of values of R z = 10-50 μm corresponds to the range of values of R a = 2.5 - 10 μm (see the manual “Tolerances and Landing” under Red Myagkova VD - L., 1979. Volume 1 )
В связи с тем что волочение проволоки диаметром 8 мм и менее происходит при скоростях более 3,5 м/с, использование известного способа, характеризующегося более низкими скоростями волочения, приводит к повышению энергетических затрат при производстве проволоки.Due to the fact that wire drawing with a diameter of 8 mm and less occurs at speeds of more than 3.5 m / s, the use of a known method characterized by lower drawing speeds leads to an increase in energy costs in the production of wire.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа формирования шероховатости поверхности заготовки под волочение путем оптимизации технологических параметров. Ожидаемый технический результат - снижение усилия волочения за счет стабильного захвата смазки поверхностью заготовки в очаг деформации путем получения на поверхности заготовки заданной шероховатости, что обеспечивает снижение энергетических затрат при производстве проволоки.The basis of the invention is the task of improving the method of forming the surface roughness of a workpiece for drawing by optimizing the process parameters. The expected technical result is a decrease in the drawing force due to the stable capture of the lubricant by the surface of the workpiece into the deformation zone by obtaining the specified roughness on the surface of the workpiece, which ensures a reduction in energy costs during wire production.
Технический результат достигается тем, что в способе формирования шероховатости поверхности заготовки под волочение, включающем обработку поверхности движущейся заготовки, по изобретению обработку производят вращающимися щетками, оси вращения которых устанавливают под углом α к направлению движения заготовки, при этом отношение скоростей вращения каждой из щеток Vщет в зоне контакта с заготовкой к скорости движения заготовки Vзаг поддерживают в пределах 4-10, угол α выбирают равным аrсsin(Vзаг/Vщет), а расстояние S между осью вращения каждой из щеток и осью заготовки во время обработки определяют из выражения: S=Rщ+(0,5-0,6)Rзаг, где Rщ и Rзaг - радиусы щетки и заготовки соответственно.The technical result is achieved by the fact that in the method of forming a surface roughness of a workpiece for drawing, including surface treatment of a moving workpiece, according to the invention, the processing is carried out by rotating brushes, the rotation axes of which are set at an angle α to the direction of movement of the workpiece, while the ratio of rotation speeds of each of the brushes V brush in the zone of contact with the workpiece to the speed of movement of the workpiece V zag support within 4-10, the angle α is chosen equal to arсin (V zag / V brush ), and the distance S between the axis of rotation of ka each of the brushes and the axis of the workpiece during processing is determined from the expression: S = R u + (0.5-0.6) R zag , where R u and R zag are the radii of the brush and the blank, respectively.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что для снижения усилия волочения необходимо на поверхности заготовки под волочение получать шероховатость с заданными высотными (Ra) и шаговыми (Sm) параметрами и определенным направлением, для этого требуется регламентировать отношение скорости вращения щеток к скорости движения заготовки, угол обработки и расстояние между осями вращения щеток и осью заготовки (проволоки, катанки) в зависимости от радиуса щетки и радиуса заготовки.The essence of the invention lies in the fact that to reduce the drawing force, it is necessary to obtain a roughness on the surface of the workpiece for drawing with specified height (R a ) and step (S m ) parameters and a certain direction, for this it is necessary to regulate the ratio of the rotation speed of the brushes to the speed of movement of the workpiece , the angle of processing and the distance between the axes of rotation of the brushes and the axis of the workpiece (wire, wire rod), depending on the radius of the brush and the radius of the workpiece.
Предлагаемые значения отношения скорости вращения каждой из щеток в зоне контакта с заготовкой к скорости движения заготовки Vщет/Vзаг наиболее рациональны и применимы к существующим диапазонам скоростей волочения проволоки. При отношении Vщет/Vзаг менее 4 происходит увеличение усилия волочения и, следовательно, повышение энергетических затрат на производство проволоки, т.к. на поверхности заготовки не формируется шероховатость, достаточная для стабильного захвата смазки в очаг деформации. При отношении Vщет/Vзаг более 10 происходит перегрев поверхности заготовки, вызывающий изменение ее механических свойств, что приводит к нарушению технологии волочения (происходят частые обрывы проволоки, увеличивается износ волочильного инструмента и т.д.).The proposed values of the ratio of the rotation speed of each of the brushes in the contact zone with the workpiece to the speed of movement of the workpiece V brush / V zag are the most rational and applicable to the existing ranges of wire drawing speeds. When the ratio V brush / V zag less than 4 there is an increase in the drawing force and, consequently, an increase in energy costs for the production of wire, because Roughness is not formed on the surface of the workpiece, sufficient for stable capture of the lubricant in the deformation zone. When the ratio V brush / V zag more than 10, the surface of the workpiece overheats, causing a change in its mechanical properties, which leads to a violation of the drawing technology (frequent wire breaks occur, wear of the drawing tool increases, etc.).
Предлагаемые значения расстояния S между осью вращения каждой из щеток и осью заготовки обеспечивают получение заданной шероховатости на поверхности заготовки, а также нагрева обрабатываемой заготовки. При S <Rщ+(0,5-0,6)Rзаг происходит перегрев поверхности заготовки, а также увеличивается износ ворса щеток. При S > Rщ+(0,5-0,6)Rзаг происходит увеличение усилия волочения и, следовательно, повышение энергетических затрат на производство проволоки, т.к. на поверхности заготовки не обеспечивается формирование шероховатости, достаточной для стабильного захвата смазки в очаг деформации.The proposed values of the distance S between the axis of rotation of each of the brushes and the axis of the workpiece provide a given roughness on the surface of the workpiece, as well as heating the workpiece. When S <R u + (0.5-0.6) R zag , the surface of the workpiece overheats, and the wear of the bristles of the bristles also increases. When S> R u + (0.5-0.6) R zag there is an increase in the drawing force and, consequently, an increase in energy costs for the production of wire, because on the surface of the workpiece, the formation of a roughness sufficient for stable capture of the lubricant in the deformation zone is not provided.
Установка оси вращения щеток под углом α к направлению движения заготовки, зависящем от скорости движения заготовки и скорости вращения щеток, обеспечивает получение шероховатости с определенным направлением (риски, формируемые на поверхности заготовки, расположены перпендикулярно ее оси), что, в свою очередь, обеспечивает стабильный захват смазки поверхностью заготовки в очаг деформации, вследствие чего уменьшается коэффициент трения и снижается усилие волочения.Setting the axis of rotation of the brushes at an angle α to the direction of movement of the workpiece, depending on the speed of movement of the workpiece and the speed of rotation of the brushes, provides roughness with a certain direction (the risks generated on the surface of the workpiece are perpendicular to its axis), which, in turn, ensures stable capture of lubricant by the surface of the workpiece into the deformation zone, as a result of which the coefficient of friction decreases and the drag force is reduced.
Совокупность существенных признаков способствует снижению усилия волочения при производстве проволоки за счет получения шероховатости поверхности заготовки, подготовленной к последующему волочению по предлагаемому способу, характеризующейся параметрами среднего арифметического отклонения профиля Ra=5-10 мкм и среднего шага микронеровностей Sm=15-30 мкм на базовой длине L=0,8 мм, что обеспечивает стабильный захват смазки в очаг деформации, при этом поверхность заготовки нагревается не более чем на 200°С, что исключает изменение ее механических свойств.The set of essential features helps to reduce the drawing force in wire production by obtaining the surface roughness of the workpiece prepared for subsequent drawing according to the proposed method, characterized by the arithmetic mean deviation of the profile R a = 5-10 μm and the average microroughness pitch S m = 15-30 μm per the base length L = 0.8 mm, which ensures stable capture of the lubricant in the deformation zone, while the surface of the workpiece is heated by no more than 200 ° C, which eliminates the change in its mechanics properties.
На фиг.1 представлена схема реализации предлагаемого способа, где: 1 - заготовка; 2 - блок щеток; 3 - мыльница; 4 - волока; на фиг.2 - вариант расположения щеток.Figure 1 presents a diagram of the implementation of the proposed method, where: 1 - blank; 2 - block brushes; 3 - a soap box; 4 - dragging; figure 2 is an arrangement of brushes.
Пример.Example.
Промышленные испытания заявляемого способа осуществляли на однократном волочильном стане при волочении катанки диаметром 6,5 - 8 мм из углеродистых марок стали. В качестве смазки использовали порошок натрового мыла. Волочение проводили в твердосплавных волоках из сплава ВК 8 с углом рабочего конуса 14°. Усилие волочения измеряли тензометрическим датчиком. Параметры микрорельефа определяли с помощью профилографа модели 201 посредством снятия профилограмм.Industrial testing of the proposed method was carried out on a single drawing mill when drawing wire rod with a diameter of 6.5 - 8 mm from carbon steel grades. As a lubricant, sodium soap powder was used. Drawing was carried out in carbide dies of VK 8 alloy with a working cone angle of 14 °. The drag force was measured by a strain gauge. The microrelief parameters were determined using a model 201 profilograph by taking profilograms.
Поверхность движущейся заготовки 1 перед входом в мыльницу 3 обрабатывали четырьмя щетками диаметром 280 мм каждая, расположенными так, чтобы вся поверхность заготовки подвергалась обработке (один из вариантов расположения щеток показан на фиг.2). Для обработки использовали щетки с ворсом диаметром 0,35 мм, длиной ворса 50 мм из стали 70, плотность набивки ворса составляла 0,3.The surface of the moving workpiece 1 before entering the soap box 3 was treated with four brushes with a diameter of 280 mm each, so that the entire surface of the workpiece was subjected to processing (one of the options for the location of the brushes is shown in figure 2). For processing, we used brushes with pile with a diameter of 0.35 mm, pile length of 50 mm from steel 70, the density of the pile packing was 0.3.
В ходе эксперимента варьировали скорость движения заготовки (в пределах, предусмотренными технологической инструкцией волочильного стана), скорости вращения щеток (с помощью двигателей постоянного тока), угол α и расстояние S между осями вращения щеток и осью заготовки.During the experiment, the speed of movement of the workpiece (within the limits provided by the technological instructions of the drawing mill), the rotation speed of the brushes (using DC motors), the angle α and the distance S between the axes of rotation of the brushes and the axis of the workpiece were varied.
Результаты опытов оценивали с точки зрения снижения усилия волочения.The experimental results were evaluated in terms of reducing the drag force.
Данные, полученные в результате экспериментов приведены в таблице.The data obtained as a result of the experiments are shown in the table.
Наиболее высокие результаты (минимальные усилия волочения) получены при использовании заявляемого способа.The highest results (minimal drag) were obtained using the proposed method.
При отношении скорости вращения щеток к скорости движения заготовки более 10 наблюдался перегрев поверхности заготовки (опыты 7 и 9), что приводило к ухудшению ее механических свойств. В свою очередь, при отношении Vщет/Vзaг менее 4 (опыт 5) происходило увеличение усилия волочения (приблизительно на 15%), связанное с тем, что на поверхности заготовки формировалась шароховатость, недостаточная для стабильного захвата смазки в очаг деформации.When the ratio of the brush rotation speed to the workpiece movement speed of more than 10 was observed overheating of the workpiece surface (experiments 7 and 9), which led to a deterioration in its mechanical properties. In turn, when the ratio V brush / V zag less than 4 (experiment 5) there was an increase in the drawing force (approximately 15%) due to the fact that roughness was formed on the surface of the workpiece, insufficient for stable capture of the lubricant in the deformation zone.
Угол α, зависящий от скоростей вращения щеток и скорости движения заготовки, способствовал получению направленной шероховатости, т.е. риски, формируемые на поверхности заготовки, были перпендикулярны ее оси, это способствовало снижению усилия волочения на 8-10% (опыты 2, 4, 6 и 10).The angle α, depending on the rotation speeds of the brushes and the speed of the workpiece, contributed to the directional roughness, i.e. the risks formed on the surface of the workpiece were perpendicular to its axis, this helped to reduce the drag force by 8-10% (experiments 2, 4, 6 and 10).
При расстоянии S между осью вращения каждой из щеток и осью заготовки, большем Rщ + 0,6Rзаг, наблюдалось увеличение усилия волочения на 4-6% по причине получения шероховатости, недостаточной для захвата смазки (опыты 1 и 8), в то же время при расстоянии, меньшем Rщ + 0,5Rзаг, происходил перегрев поверхности заготовки, а также увеличивался износ ворса щеток (опыт 3).When the distance S between the axis of rotation of each of the brushes and the axis of the workpiece, a larger R ut + 0,6R zag observed increase in drawing force by 4-6% due to obtain roughness, insufficient to capture lubricant (Runs 1 and 8), in the same while at a distance less than R ut + 0,5R zag, overheating occurred workpiece surface, as well as increased wear of the brush pile (experiment 3).
Для сравнения было проведено волочение катанки после травления и нанесения на ее поверхность извести (опыты 11, 12 и 13). Усилие волочения такой катанки было выше, чем при волочении катанки, поверхность которой обрабатывали щетками по предлагаемому способу.For comparison, the wire rod was drawn after etching and applying lime on its surface (experiments 11, 12 and 13). The drag force of such a wire rod was higher than when drawing a wire rod, the surface of which was treated with brushes according to the proposed method.
Таким образом, опыты подтвердили приемлемость предлагаемого технического решения для обеспечения технического результата и его преимущества перед известными способами.Thus, the experiments confirmed the acceptability of the proposed technical solution to ensure the technical result and its advantages over known methods.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003111416/02A RU2238160C1 (en) | 2003-04-22 | 2003-04-22 | Method of working surface of blank for forming its roughness at drawing wire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003111416/02A RU2238160C1 (en) | 2003-04-22 | 2003-04-22 | Method of working surface of blank for forming its roughness at drawing wire |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2238160C1 true RU2238160C1 (en) | 2004-10-20 |
| RU2003111416A RU2003111416A (en) | 2004-12-27 |
Family
ID=33537901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003111416/02A RU2238160C1 (en) | 2003-04-22 | 2003-04-22 | Method of working surface of blank for forming its roughness at drawing wire |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2238160C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2663027C1 (en) * | 2017-09-18 | 2018-08-01 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский метизно-калибровочный завод "ММК-МЕТИЗ" | Method for preparing the surface of the blank from high-carbon steel grades before dry drawing |
-
2003
- 2003-04-22 RU RU2003111416/02A patent/RU2238160C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2663027C1 (en) * | 2017-09-18 | 2018-08-01 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский метизно-калибровочный завод "ММК-МЕТИЗ" | Method for preparing the surface of the blank from high-carbon steel grades before dry drawing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Markov et al. | A new process for forging shafts with convex dies. Research into the stressed state | |
| Wang et al. | Effects of forming parameters on temperature in frictional stir incremental sheet forming | |
| Han et al. | Experimental study on size effect of dry friction in meso/micro-upsetting process | |
| CN105414233B (en) | A kind of processing technology with back pressure indirect-extrusion mould and using the mould | |
| Chana et al. | Magnetorheological nano-finishing of tube extrusion punch for improving its functional applications in press machine | |
| Mezher et al. | Finite element simulation and experimental analysis of nano powder additives effect in the deep drawing process | |
| RU2238160C1 (en) | Method of working surface of blank for forming its roughness at drawing wire | |
| Menezes | Surface texturing to control friction and wear for energy efficiency and sustainability | |
| CN108893733B (en) | Preparation method of laser thermal coupling texture solid lubricating coating | |
| Tan et al. | Improved seizure resistance of ultra-high-strength steel ironed cups with a lubricant containing SiO 2 nanoparticles | |
| Patel et al. | A review article on process parameters affecting Incremental Sheet Forming (ISF) | |
| Mao et al. | An investigation on the microstructure of the fine-blanked sprocket | |
| Syahrullail et al. | The influences of the die half angle of taper die during cold extrusion process | |
| Shukur et al. | Analysis of Tool Geometry and Lubrication Conditions Effect on the Forming Load During Wire Drawing Process | |
| RU20044U1 (en) | PREPARATION FOR DRAWING | |
| CN113736967A (en) | Method for strengthening inner surface of pipe fitting by ultrasonic-assisted rolling | |
| Syahrullail et al. | The effect of tool surface roughness in cold work extrusion | |
| Suliga | The analysis of the high speed wire drawing process of high carbon steel wires under hydrodynamic lubrication conditions | |
| Sun et al. | Friction reduction by micro-textured surfaces in lubrication | |
| RU2697114C1 (en) | Method of making rod-shaped parts with a head | |
| Kang | Impact of die wear and punch surface textures on aluminium can wall | |
| CN114393157B (en) | Transverse wedge rolling method for shaft parts | |
| JPH03268808A (en) | Tool for plastic working of metal | |
| RU2514531C2 (en) | MAKING AXIALLY SYMMETRIC FORGED BLANKS OF BARREL- AND BOWL-TYPE FROM HIGH-STRENGTH ALUMINIUM ALLOY OF Al-Zn-Mg-Cu-SYSTEM ALLOYED WITH SCANDIUM AND ZIRCONIUM | |
| RU108326U1 (en) | TECHNOLOGICAL TOOL OF A THREE-SWEEL CROSS-SCREW ROLLING MACHINE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20060406 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130423 |