Экспериментальное исследование формоизменения проволоки из титановых сплавов ВТ1-0 и ВТ6 при волочении в роликовых волоках со смещенными парами роликов

Уширение металла при обработке металлов давлением является важнейшим показателем деформации. От уширения металла при деформации зависит площадь контакта заготовки с деформирующим инструментом и, как следствие усилие деформации. Также от уширения зависит форма профиля готовой продукции на выходе из деформирующего инструмента [1].

Волочение является основным видом получения проволоки. Волочение подразделяется на два вида: волочение через монолитные фильеры и волочение через неприводные ролики – роликовые кассеты. Волочением через монолитные фильеры в основном получают проволоку из материалов с небольшим сопротивлением пластической деформации, так как основным фактором, влияющим на стабильность процесса волочения, является подача смазки в очаг деформации [2]. Материалы с большим сопротивлением металла пластической деформации не дают смазке попасть в очаг деформации, вытесняя ее. Поэтому волочение в монолитных фильерах материалов с большим сопротивлением пластической деформации сопряжено с рядом дополнительных операций, таких как: нанесение специальных пленок на поверхность, нанесение подсмазочного слоя, удаление его с поверхности готовой проволоки. В качестве смазки в этом случае используются твердые смазочные вещества: графит, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, что значительно увеличивает стоимость производимой продукции. Удаление подсмазочного слоя и частиц смазки с поверхности готовой проволоки достаточно проблематично. Обычно для этого пользуются методом скальпирования поверхности [3].

Для волочения труднодеформируемых материалов целесообразно использовать роликовые кассеты с неприводными роликами. В этом случае трение скольжения частично заменяется на трение качения. Как следствие, подготовка поверхности сильно упрощается, устраняются такие операции, как травление, нанесение подсмазочного слоя, удаление его с поверхности готовой проволоки. Кроме того, использование сухой смазки при волочении исключается, что благоприятно сказывается на здоровье рабочих [4].

Для определения геометрических параметров процесса волочения в роликовых кассетах проведено экспериментальное исследование уширения титановых сплавов ВТ1-0 и ВТ6 при различных степенях деформации. Холодная деформация круглой заготовки осуществляется в роликовой кассете РВ-125, в двух парах взаимноперпендикулярных калиброванных роликов, смещенных по оси волочения на конструктивно минимальное расстояние L (рис. 1) [5].

Принцип деформации в роликовой кассете: в первой паре калиброванных роликов круглая заготовка деформируется в овальный профиль 1. Во второй паре калиброванных роликов овальный профиль 1 деформируется в круглый профиль 2, причем овальный профиль от сваливания в круглом калибре второй пары роликов удерживается роликами первой пары.

В ходе выполнения исследования кассета настраивалась так, чтобы на выходе получился круг с требуемыми отклонениями. Перемещения и конечные положения роликов контролировались по индикаторам, которые фиксировались на станине кассеты, а измерительная часть упиралась в подушки ролика. После настройки и получения профиля проволоки требуемой точности фиксировались показания на индикаторе. Данные показания являлись нулевой точкой для проведения эксперимента. Затем разводили ролики с круглым калибром, деформация осуществлялась только в овальном калибре с различными степенями деформации. Результаты исследования уширения в овальном калибре представлены в табл. 1, 2. В данных таблицах ∆ h _ов, мм – обжатие в овальном калибре,

Рис. 1. Схема установки роликов и принцип деформации полосы Fig. 1. Diagram of the roller arrangement and the principle of strip deformation

Таблица 1

Уширение сплава ВТ1-0 в овальном калибре

Widening of VT1-0 alloy in an oval pass

Table 1

∆ h ов , мм	∆ b ов , мм	Размер
0,53	0,2	4–3,6
0,48	0,23	3,6–3,3
0,12	0,07
0,46	0,25
0,7	0,36
0,49	0,2
0,34	0,16
0,46	0,2	3,3–3
0,89	0,38
0,77	0,36
0,58	0,29
0,27	0,13
0,41	0,21

Таблица 2

Уширение сплава ВТ6 в овальном калибре

Widening of VT6 alloy in an oval pass

Table 2

∆ h кр , мм	∆ b кр , мм	Размер
0,7	0,35	4–3,6
0,74	0,38
0,74	0,38
0,49	0,25	3,6–3,3
0,44	0,22
0,42	0,15
0,5	0,22
0,5	0,18
0,51	0,23
0,51	0,18
0,45	0,2
0,45	0,17
0,42	0,2
0,57	0,38	3,3–3
0,57	0,41
0,58	0,42
0,57	0,45
0,71	0,49
0,41	0,35

∆ b _ов, мм – уширение в овальном калибре, в третьем столбце указаны начальный и конечный размеры готовой проволоки.

При деформации проволоки в круглом калибре рабочие валки с овальным калибром устанавливались в нулевое положение, работали как проводковая арматура. Заготовкой в этом случае служил овальный подкат, полученный при волочении на готовый размер. Замерялись следующие параметры: диаметр заготовки, высота после про хода, ширина после прохода. Полученные данные сведены в табл. 3, 4. В данных таблицах ∆hкр, мм – обжатие в овальном калибре, ∆bкр, мм – уширение в овальном калибре, в третьем столбце указаны начальный и конечный размеры готовой проволоки.

По результатам данного исследования построены графики (рис. 2–5) зависимости уширения от обжатия в овальном и круглом калибрах для сплавов ВТ1-0 и ВТ6.

Таблица 3

Таблица 4

Уширение сплава ВТ1-0 в круглом калибре

Table 3

Widening of VT1-0 alloy in a round pass

∆ h кр , мм	∆ b кр , мм	Размер
0,54	0,2	4–3,6
0,59	0,21
0,57	0,17
0,53	0,17	3,6–3,3
0,53	0,17
0,47	0,18
0,47	0,16	3,3–3
0,68	0,22
0,55	0,19
0,52	0,19

Уширение сплава ВТ6 в круглом калибре

Table 4

Widening of VT6 alloy in a round pass

∆ h кр , мм	∆ b кр , мм	Размер
0,82	0,17	4–3,6
0,91	0,19
0,89	0,2
0,9	0,16
0,87	0,15
0,5	0,15	3,6–3,3
0,55	0,15
0,28	0,09
0,2	0,05
0,24	0,05
0,45	0,13
0,52	0,13
0,58	0,14
0,71	0,14	3,3–3
0,58	0,15
0,67	0,14

Рис. 2. Зависимость уширения от обжатия в овальном калибре сплава ВТ1-0 Fig. 2. Dependence of widening on reduction in an oval pass for VT1-0 alloy

Рис. 3. Зависимость уширения от обжатия в круглом калибре сплава ВТ1-0 Fig. 3. Dependence of widening on reduction in a round pass for VT1-0 alloy

Рис. 4. Зависимость уширения от обжатия в овальном калибре сплава ВТ6 Fig. 4. Dependence of widening on reduction in an oval pass for VT6 alloy

Рис. 5. Зависимость уширения от обжатия в круглом калибре сплава ВТ6 Fig. 5. Dependence of widening on reduction in a round pass for VT6 alloy

Таблица 5

Зависимости уширения от обжатия титановых сплавов ВТ1-0 и ВТ6 при волочении в роликовых кассетах

Table 5

Dependence of widening on reduction for VT1-0 and VT6 titanium alloys during drawing in roller cassettes

Марка сплава	Овальный калибр	Круглый калибр
ВТ1-0	∆ b ов = 0,435∆ h + 0,015	∆ b ов = 0,24∆ h + 0,05
ВТ6	∆ b ов = 0,714∆ h – 0,09	∆ b ов = 0,158∆ h + 0,04

В результате эксперимента из опытных данных получены уравнения для определения уширения сплавов ВТ1-0 и ВТ6 (табл. 5).

Заключение

В результате эксперимента, из опытных дан- ных получены уравнения для определения уширения сплавов ВТ1-0 и ВТ6. С помощью данных зависимостей можно рассчитывать формоизменение титановых сплавов ВТ1-0 и ВТ6 при волочении в роликовых волоках.