Эксперт Ойл
Введите название продукта:



Эксперт-ойл / Статьи / Смазочные материалы для волочения алюминиевой проволоки, проволоки из нержавеющей стали, никеля и вольфрама. Профильное волочение.
Главная страницаКарта сайтаe-mail

20.11.2012
Смазочные материалы для волочения алюминиевой проволоки, проволоки из нержавеющей стали, никеля и вольфрама. Профильное волочение.

Основным применением алюминиевой проволоки являются кабели и провода, для изготовления которых производят проволоку толщиной от 1,66 до 5,0 мм. За последние тридцать лет алюминий значительно потеснил медь в данной области. Основным сырьем для волочения алюминиевой проволоки является катаная проволока (метод Проперци) толщиной 15, 12 или 9,5 мм. Сила натяжения исходной проволоки составляет 70-130 Н/мм2. Основными недостатками сырья являются грубая поверхность и наличие включений, влияющих на трение при волочении, что постепенно приводит к разрыву проволоки и разработке отверстий волоки.

1.1. Волочильные станы и смазка

Для получения проволоки специальных размеров используют однократное волочение. Большинство алюминиевой проволоки получают на многоступенчатых станах мокрого волочения скольжением с использованием гидрофобных волочильных смазочных материалов, наносимых методами погружения или нанесения спреем (рис.1).

 

Влажное волочение проволоки
Скорость волочения зависит от требуемой толщины и составляет 25—50 м/мин. На практике скорость обычно выше. Например, катаную проволоку толщиной 9,5 мм проволакивают в 11 стадий до 1,6 мм (с уменьшением на 22—32% на каждой стадии).
   В качестве вставок в волоках используют высокотвердый карбид вольфрама. Волочильный угол 2а находится в пределах 18—24°. Из-за использования неводных смазочных материалов для алюминия проблема отвода тепла более существенна по сравнению с медью. В волочильных станках, используемых для производства проволоки в наиболее важных диапазонах по диаметру, расход масла достигает 60 м3/ч при оборачиваемости 5 ч-1, что соответствует истинному объему масла 12 м3. Для поддержания постоянной оптимальной температуры масел на уровне 40-45 °С на протяжении всего процесса применяют охлаждение.

1.2. Смазочные материалы для волочения алюминиевой проволоки

На одноступенчатых волочильных станках применяют композиции смазочных материалов с высоким содержанием высокоэффективных (полярных) соединений. Используют волочильные гидрофобные масла с широким диапазоном вязкости и высокой стойкостью к старению. Для волочения грубой проволоки используют масла с вязкостью от 300 до 1000 мм2/с при 40 °С, для средней проволоки — от 50 до 100 мм2/с, а для тонкой и сверхтонкой часто используют масла с низкой вязкостью, например, от 2 до 10 мм2/с при 20 °С. Для масел с высокой вязкостью требуется предварительный подогрев перед началом работы.
   При волочении алюминиевой проволоки образуются очень тонкие абразивные частицы. В отличие от производства проволоки из других металлов, когда масла, как правило, фильтруют для удаления абразивных частиц, в случае алюминия абразивные частицы обычно удаляют седиментацией во время остановки станка. Следует отметить, что эффективными присадками к смазочным материалам являются алюминиевые мыла, повышающие вязкость масла. Благодаря этому восполнение убыли масла возможно за счет применения низковязких смазочных материалов, что обеспечивает продление срока службы масла (до нескольких лет).

2. Волочение из других материалов

Основными материалами для производства проволоки являются сталь, алюминий и медь. Для изготовления проволоки из других металлов и сплавов необходимы особые условия, зависящие от волочильного оборудования, сырья, предварительной подготовки и смазочных материалов, что не позволяет их систематизировать.

2.1. Нержавеющая сталь

В отличие от оксалатной обработки или известкования, применяемого при волочении грубой проволоки, для данного материала, значение которого постоянно возрастает, формируют оксалатные покрытия, а также пластичные пленки, например из хлорполимеров или свинца. Для смазывания волок используют мыла или противозадирные масла (высокоэффективные, в состав которых обычно входят хлорсодержащие соединения). Среднюю и тонкую проволоку производят с применением противозадирных масел, а сверхтонкую — с гидрофильными маслами. Использование хлорсодержащих соединений и свинца приводит к серьезным экологическим проблемам. В связи с этим в последнее время были разработаны и успешно используются не содержащие хлора противозадирные масла в сочетании с медным электолитическим покрытием.

2.2. Никель

При волочении этот материал подобен нержавеющей стали. Грубую проволоку производят в семь и более стадий от толщины 5,5 мм до 2 мм с использованием стеарата натрия, среднюю и тонкую — от 2 до 0,6 м и от 0,6 до 0,1 с использованием гидрофобных противозадирных масел, свободных от серосодержащих соединений, вызывающих коррозию. Остатки смазочного материала, образующиеся при отжиге (который проводит в восстановительной атмосфере при температурах свыше 800 °С), не должны оказывать негативного влияния на поверхность никеля.

2.3. Вольфрам

Вольфрамовую проволоку, применяемую при производстве ламп накаливания, получают с использованием специальных методов. Сначала круговой поковкой из спеченного или монокристаллического вольфрама изготавливают толстую проволоку толщиной 3 мм. Затем ее подвергают волочению через волоки из твердых металлов при температуре 800—950 °С или ниже для получения тонкой проволоки толщиной 60 мкм, которую обрабатывают в окислительной среде при 180 °С и доводят до конечного диаметра 20 мкм. В качестве смазки используют коллоидный графит, диспергированный в воде. Внешние слои вольфрама служат подложкой, улучшая адгезию графита.

3. Профильное волочение

При волочении проволоки и прутков исходный материал обычно имеет круглое поперечное сечение. Исходный материал для профильного волочения, подвергаемый предварительной горячей прокатке или формованию, имеет профиль, близкий к требуемому.
   При волочении проволоки используют возвратно-поступательный метод формования, что вызывает затруднения, обусловленные трибологаческими факторами. Профильное волочение является преобладающим при производстве проволоки из стали, но не является основным методом для цветных металлов. В случае профильного волочения жесткие условия трения создаются не только из-за уменьшения поперечного сечения и сложной геометрии профиля, но и вследствие малой разницы в радиусах конуса волочения, что является не менее важным фактором. Наиболее жесткие условия трения создаются при волочении специальных профилей. На рис. 2 показаны наиболее удобные для оценки смазочных материалов поперечные сечения профилей.

Профили волочения

Профили обрабатывают на волочильных станах со скоростью волочения более 150 м/мин. Волочильные тележки, которые могут быть одиночными или составными, перемещаются за счет цепной, канатной или шестеренчатой передачи или гидравлическим плунжером.

3.1. Функции смазочных материалов при профильном волочении

При холодном профильном волочении производится высокоточная обработка металла неправильной формы. Основной целью профильного волочения является получение деталей специального профиля, удовлетворяющих специальным требованиям, как, например, лопатки турбин. Смазочные материалы должны обеспечивать не только снижение износа оборудования, но и достижение формы профиля с необходимым качеством поверхности. Смазочные масла должны способствовать достижению максимальной скорости волочения и получению качественной продукции за наименьшее число стадий. Однако следует иметь в виду, что увеличение толщины слоя смазочного материала приводит не только к снижению нагрузок при волочении, но и к снижению качества поверхности.
   Для производства волочением больших партий профилей оборудование должно быть изготовлено из высокотвердого материала с низким коэффициентом износа. При мелкосерийном производстве может применяться оборудование из более мягкого материала.

3.2. Предварительная обработка и использование смазочных материалов при профильном волочении стали

С поверхности материалов, участвующих в волочении, необходимо удалять разного рода загрязнения (нагар, окалина и т. п.). Удаление производят химическим (травление) или механическим (струйная очистка, очистка щетками, устройства для удаления нагара и окалины) путем.
   Методы предварительной обработки, применяемые при профильном волочении стали, аналогичны используемым при волочении стальной проволоки: нанесение извести, буры, фосфатов, оксалатов и других веществ в качестве смазочных подложек. (См. статью Волочение стальной проволоки. Смазочные материалы)Нанесение фосфатов, как правило, не применяют ввиду необходимости последующей специальной операции по их удалению. Для нанесения смазочного материала используют волочильные ящики с сухими или даже водорастворимыми мылами для волочения (например, нанесение производят погружением исходного материала в раствор стеарата натрия). Основной задачей циркуляционных смазочных систем является подача смазочного материала в рабочее отверстие волоки, что достигается простым погружением волоки в масло полностью или по крайней мере до уровня входа в фильер. Волочильные масла в зависимости от назначения имеют вязкость от 10 до 200 мм2/с при 20 °С, чаще от 50 до 120 мм2/с. Следует отметить, что часто наблюдается загущение масла известью с покрытия.
   В сложных процессах волочения используют волочильные масла с высоким содержанием присадок. Критерии подбора масла остаются теми же, что и для волочения проволоки. Волочильные масла, содержащие хлор, перед отжигом обычно удаляют из-за опасности возникновения коррозии. В случаях когда поверхность конечного продукта должна быть особо гладкой, применяют специальные эмульсии, содержащие твердые частицы, или специальные смазки.



Роман Маслов.
По материалам зарубежных изданий.

Адрес: г. Москва, дер. Старосырово, Симферопольское шоссе д.20 стр. 1 (Щербинская нефтебаза 11 км. от МКАД)
Телефон: (495)77-11-093, E-mail: info@expert-oil.com