Delist.ru

совершенствование технологии волочения (05.09.2007)

Автор: Трофимов Виктор Николаевич

Все образцы выдержали испытание на сплошность и отслоение покрытия. Визуальный осмотр шлифы проволоки и канала волок показали, что износ волок в радиальном направлении более равномерный, а кольцевой износ отсутствует.

, мм, то есть скорость износа уменьшилась в 3,45 раза по сравнению с волочением на эмульсии.

показал, что реализуется режим СРТ и коэффициент трения снижается на 10-50%, по сравнению с режимом ГРТ.

Волочение с напорными трубками

Для волочения была разработана конструкция напорных трубок и изготовлены напорные трубки с диаметром канала 0,5 мм, 0,3 мм, 0,2 мм, длиной 40 мм, 35 мм и 30 мм, соответственно (рис.14).

Рис. 14. Конструкция напорных трубок:

а - 1 - корпус; 2 - твердосплавный вкладыш; 3 - капиллярная трубка; 4 –уплотнение; б – 1- корпус; 2 – винт; 3 - прокладка; 4 - муфта

Все образцы выдержали испытание на сплошность и отслоение покрытия.

, мм, что (50 раз меньше по сравнению с волочением на мыльной эмульсии. Однако опыт волочения с напорной трубкой показал, что необходима тщательная герметизация стыка между рабочей волокой и напорной трубкой при перезаправках машины.

Изучение шлифов проволоки свидетельствуют о равномерном износе волок в радиальном направлении. Пластические свойства проволоки выше, чем при волочении на мыльной эмульсии и волочении на минеральном масле через одинарную волоку (рис.10в).

Расчет показал, что реализуется режим СРТ, а на последнем переходе при использовании напорной трубки с диаметром канала 0,2 мм реализуется режим трения близкий к ГДРТ.

Заключение

Совокупность положений, вынесенных на защиту, и результатов, полученных в диссертационной работе, позволяют квалифицировать их как научно обоснованные технические и технологические решения, вносящие значительный вклад в экономику страны, заключающиеся в совершенствовании технологии волочения длинномерных осесимметричных композиционных электропроводников.

Исследования, выполненные в рамках диссертационной работы, позволили получить следующие результаты и выводы:

Критериальный подход базируется на условии (критерии) безобрывности переднего конца заготовки и технологическом критерии поврежденности, учитывающих влияние напряженного состояния заготовки в канале волоки очаге и на выходе из него и изменение пластических и прочностных свойств металла заготовки при пластической деформации.

и снижению трещиностойкости металла.

для слоя, определяющего важнейшие эксплуатационные характеристики готового изделия, и назначить технологические или конструктивные мероприятия для исключения разрушения этого слоя или заготовки в целом.

, которые зависят от величины скалярной плотности D планарных дефектов (микротрещин).

Для определения текущего значения D использовано кинетическое уравнение нелинейной динамики. В отличие от кинетических уравнений, применяемых ранее для построения моделей накопления поврежденности, левая и правая части данного уравнения взаимозависимы и правая часть имеет вид степенной функции, что позволяет описать автомодельность и нелинейный характер процесса накопления планарных дефектов при пластической деформации. Решение кинетического уравнения показывает, что величина D зависит от параметров кривой упрочнения металла и показателя напряженного состояния k.

для проектирования процессов обработки металлов давлением.

зависит от отношения текущего D и критического Dcr значений плотности планарных дефектов. Расчеты показали, что величина Dcr находится в диапазоне 107/109 м-3 и зависит от пластических свойств металла.

4. Разработана математическая модель процесса волочения слоистой композиционной заготовки с произвольным числом слоев.

и расстояния от оси заготовки. Анализ результатов расчета показал возможность применения гипотезы о плоских границах очага деформации, позволил упростить определяющие соотношения и получить формулы для определения средней степени деформации каждого слоя

Определение напряжений в слоях n-слойной композиционной заготовки сводится к решению системы n неоднородных дифференциальных уравнений первого порядка с переменными коэффициентами, полученных из дифференциального уравнения равновесия элемента произвольного слоя заготовки. Получены соотношения для определения напряжений для частных случаев – волочения би- и триметаллической заготовки.

5. Проведена оценка прочности кристалла алмаза с использованием метода конечных элементов получено решение осесимметричной задачи теории упругости в предположении изотропии свойств кристалла алмаза с учетом влияния контактных напряжений и температур на прочность поверхностных слоев кристалла алмаза. Результатов расчета по критерию прочности Мора показали, что в практическом интервале контактных напряжений и температур (tк=150/600 0С, рк=400/900 МПа) кристалл алмаза сохраняет высокую прочность.

Из анализ особенностей взаимодействия пары трения металл-алмаз следует, что разрушение и износ алмаза могут быть обусловлены процессом графитизации алмаза, который активируется при температурах выше 900 0С в присутствии карбидообразующих металлов (Ni, Fe, Cr и др.).

Расчет контактных температур с учетом дискретности реального контакта показал, что при волочении пластичных металлов (медь) температура в точках фактического контакта tф не превышает 300 0С, а при волочении труднодеформируемых цветных металлов (никель, молибден) - tф = 1400/2000 0С.

Уменьшению величины tф способствует снижение коэффициента трения за счёт перехода от граничного режима трения к смешанному или гидродинамическому.

6. Получено и теоретически обосновано соотношение для определения величины коэффициента трения при смешанном режиме трения и предложен показатель, позволяющий оценить эффективность мероприятий по улучшению условий трения. Определено, что при волочении в режиме СРТ коэффициент трения зависит от напорных характеристик волочильного инструмента, которые могут быть определены из решения интегральных уравнений, описывающих осесимметричное течение вязкой несжимаемой смазки с постоянной и переменной вязкостью в канале напорных элементов и рабочих волок. Анализ решений интегральных уравнений показал, что уменьшение зазора между поверхностями заготовки и канала напорного элемента, увеличение длины напорных элементов и вязкости смазки способствует снижению коэффициента трения.

7. Предложены практические конструкции сборного волочильного инструмента, позволяющие реализовать режим СРТ при тонком волочении. Практические результаты волочения биметаллической медной никелированной проволоки в условиях цеха спецпроводов ОАО «Камкабель» показали, что использование напорных элементов совместно с вязкими жидкими смазками (минеральное масло) позволяет увеличить стойкость алмазного волочильного инструмента и уменьшить расход алмазных волок маршрута в 3,69 раза, а выходных волок в 8-10 раз, полностью исключить обрывность проволоки и разрушение защитной оболочки. Экспериментальная оценка значения коэффициента трения показала, что замена граничной смазки (мыльная эмульсия) на минеральное масло позволяет снизить коэффицент трения в 15/2 раза и реализовать режим СРТ.

Основные результаты работы получены в рамках договорных работ с ОАО «Камкабель» (г. Пермь), ОАО «Чепецкий механический завод» (г. Глазов) и ФГУП ВНИИНМ им. акад. А.А. Бочвара (г. Москва) и использованы для совершенствования и проектирования технологии многократного волочения слоистых осесимметричных композиционных электропроводников. При непосредственном участии автора разработаны практические конструкции устройств для тонкого волочения, новизна технических решений которых защищена 4 авторскими свидетельствами. Практическая значимость разработок подтверждена двумя серебряными медалями и дипломами 51-й Всемирной выставки изобретений, научных исследований и промышленных инноваций «Эврика 2002» (Брюссель, 17.11.2002) и дипломом Урало-Сибирской научно-промышленной выставки (Екатеринбург, 18-25.06.2003).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Напряженно-деформированное состояние алмазного волочильного инструмента/ Трофимов В.Н., Мельникова Т.Е., Конников Г.Г.// Современные вопросы динамики и прочности машин: Материалы науч.-техн. конференции – Пермь, 1986. – С.12.

2. Напряженно-деформированное состояние алмазного волочильного инструмента /Трофимов В.Н., Мельникова Т.Е., Конников Г.Г.// Современные вопросы динамики и прочности машин: Материалы науч.-техн. конференции – Пермь, 1986. – С.12.

3. Вопросы прочности твердосплавного волочильного инструмента/ Мельникова Т.Е., Трофимов В.Н., Колмогоров Г.Л., Конников Г.Г// Математическое моделирование технологических процессов обработки металлов давлением: Материалы научно-технической конференции – Пермь, 1987. – С.13.

4. Вопросы повышения стойкости алмазного волочильного инструмента при волочении медноникелевой проволоки /Трофимов В.Н., Мельникова Т.Е., Конников Г.Г.// Совершенствование технологических процессов кабельного производства: Материалы научно-технической конференции - Пермь: 1988. – С.26-27.

5. Вопросы прочности твердосплавного волочильного инструмента/ Трофимов В.Н., Мельникова Т.Е., Конников Г.Г// Материалы межвуз. конф. «Прочностные и ди-намические характеристики машин и конструкций» - Пермь, ППИ: 1988. – С.48-49.

6. Влияние высокого давления на напряженное состояние алмазных волок / Мельникова Т.Е., Трофимов В.Н.//Получение и обработка материалов высоким давлением: Материалы V Всесоюзной конференции – Минск: 1987. – С.89.

7. Гальваноспособ получения слоистых металлов / Колмогоров Г.Л., Трофимов В.Н., Конников Г.Г.// Новые технологии производства слоистых металлов, перспективы расширения их ассортимента и применения: Материалы научно-технического семинара - Магнитогорск: 1989.– С.15.

8. Совершенствование технологии волочения тонкой медной проволоки с никелевой оболочкой / Колмогоров Г.Л., Трофимов В.Н., Конников Г.Г.// Технология и оборудование технологического производства: Материалы республ. семинара - Алма-Ата: 1989. – С.18.

загрузка...