Волочение проволоки: для чего нужно и как происходит

О чем речь? Технология волочения проволоки заключается в протягивании металлической заготовки через сужающееся отверстие – фильеру. В качестве сырья используют медь, алюминий, титан, молибден, вольфрам.

В чем особенность? Само по себе волочение – несложная технологическая операция. Однако чтобы в итоге не получить бракованное изделие, работа выполняется в определенной последовательности и с использованием специального оборудования.

Процесс волочения проволоки

Волочение проволоки – технологический процесс, суть которого заключается в уменьшении площади сечения заготовок путем протягивания через волочильные штампы (один или несколько). Таким образом изделие изготавливается из стальных сплавов, меди, алюминия и ряда других металлов. Применяемые для данного вида обработки инструменты называют волоками, а сами отверстия, определяющие диаметр и форму поперечного сечения готовой продукции, – фильерами.

Технология волочения выгодно отличается от прокатки проволоки большей чистотой поверхности и точностью. При помощи данного метода изготавливают различные металлические профили, прутки и трубы. Также при протяжке существенно улучшаются механические характеристики материала заготовок. Изменение параметров происходит за счет укрепления кристаллической структуры металла вследствие снятия наклепа. С помощью данной технологии изготавливают, в частности, прецизионные фасонные профили, трубы различного диаметра, проволоку толщиной от 1 мкм до 1 см и более.

Среди преимуществ метода волочения следует также отметить крайне высокую производительность и большую надежность станков, которые применяются на современных производствах для изготовления металлической проволоки. Оборудование, которым оснащены технологические линии, позволяет выполнять протяжку стальных, медных и прочих заготовок с огромной скоростью при большой величине обжатия. Производительность достигает 60 метров проволоки в секунду.

Технологический процесс волочения проволоки включает в себя следующие этапы:

• Травление металла в емкостях с сернокислым раствором при температуре около +50 градусов по Цельсию. Оно позволяет снизить скорость изнашивания волочильных глазков за счет заблаговременного удаления окалины с поверхности заготовок.
• Предварительный отжиг. Позволяет увеличить пластичность металла и уменьшить размер зерна в его кристаллической структуре.
• Нейтрализация агрессивного раствора для травления и промывки заготовок.
• Обработка (заострение) концов заготовок специальными ковочными валками или молотами.
• Волочение – протяжка металла через матрицы.
• Заключительный отжиг, снимающий остаточные напряжения в металле заготовок.

Готовую металлическую проволоку подвергают дополнительной обработке, которая может включать в себя резку, правку, снятие концов и т. д.

Особенности процедуры волочения проволоки

Специалисты указывают на наличие у технологии волочения одного серьезного недостатка – это небольшой показатель деформации металла, ограниченный прочностью конца проволоки, выходящей из волочильного станка.

В качестве исходного материала для изготовления металлической проволоки используются заготовки, полученные литьем, прессованием или прокаткой. Качество готовой продукции зависит от микроструктуры материала заготовок. К примеру, стальная катанка имеет сорбитную структуру (микроструктуру особо тонкодисперсного перлита).

Изначально стальная проволока подвергалась специальной термообработке – патентированию, которая представляет собой разновидность изотермической закалки. Металл в ходе такой обработки нагревается до температуры аустенизации, а затем погружается в ванну с соляным или свинцовым расплавом и выдерживается при температуре порядка +500 градусов по Цельсию.

Стальную и медную проволоку на современных предприятиях получают также прокаткой, которая представляет собой относительно простой производственный процесс. Он позволяет получать продукцию с заданной структурой металла. Современные высокоскоростные станки для непрерывного изготовления стальной проволоки волочением оснащаются комбинированными охладительными системами с использованием воздуха и воды для снижения температуры. Это оборудование дает возможность изменять микроструктуру материала требуемым образом.

Оборудование для волочения проволоки

Специальные станки для изготовления металлической проволоки волочением работают за счет протяжки через волоки с отверстиями (волочильными глазками) заготовок, которые всегда имеют больший, чем у матриц диаметр. Конструктивно такое оборудование делится на два вида:

• станки с намоткой металла на барабаны;
• станки, в которых металл движется по прямой линии.

На оборудовании второго типа производят металлические изделия, которые не нуждаются в бухтовании (труба, пруток, изделия с фасонным сечением и т. д.). Барабанные агрегаты предназначены для изготовления проволоки и труб малого диаметра. Последние бывают:

• многократными (со скольжением и без);
• однократными;
• многократными, работающими по принципу противонатяжения металла.

Наиболее простое оборудование для волочения проволоки предназначено для получения изделий нужного диаметра в один проход. Более сложные станки предполагают непрерывное выполнение нескольких последовательных операций и уменьшение диаметра фильер. В калибровочных цехах на современных крупных промышленных предприятиях обычно работают десятки подобных станков, которые производят стальную, медную и другие виды проволоки различной толщины.

Материалом для изготовления самих волок металлокерамическим методом, как правило, служат высокопрочные карбид бора, термокорунд, молибден, вольфрам, титан, микролит, тантал или ванадий, которым свойственны превосходная износостойкость, крайне высокая твердость и малая вязкость.

Для повышения надежности волоки и волочильные доски (волоки с несколькими глазками) укладываются в обоймы, изготовленные из высокопрочных и вязких стальных сплавов и предназначенные для снижения силы растягивающих напряжений. Отдельного упоминания заслуживает волочение очень тонкой проволоки (диаметром до 200 микрон). Для этого пользуются волоками, изготовленными из кристаллов технического алмаза.

Подготовка металлических заготовок

Для того чтобы добиться высокого качества готовой продукции при изготовлении металлической проволоки волочением, необходимо должным образом выполнить предварительную подготовку поверхности заготовок – удалить с нее окалину. Такая обработка может осуществляться разными методами:

• механическим;
• химическим;
• электрохимическим.

Наиболее простой и экономически эффективный способ – механическое удаление окалины, который применяют при изготовлении проволоки из углеродистых стальных сплавов. Для того чтобы очистить поверхность заготовки, она просто сгибается в разных направлениях, а затем зачищается металлическими щетками.

Различные варианты химической очистки более затратны. Для обработки поверхности заготовок используется соляная или серная кислота, работая с которыми необходимо соблюдать особую осторожность. По этой причине к подобной подготовке металла прибегают исключительно при необходимости – при протяжке проволоки из нержавеющих и кислотостойких высоколегированных стальных сплавов. Персонал, выполняющий соответствующие операции, допускается к работе после специального обучения, инструктажей и экзаменов по технике безопасности. На уроках работникам демонстрируются обучающие видеоролики и предоставляется необходимая литература.

Электрохимический метод очистки заключается в анодном или катодном электролитическом травлении поверхности заготовок. Второй из указанных способов более эффективен и безопасен. Металл заготовки выполняет роль анода, а в качестве катода используется электрод из меди, железа или свинца. Недостаток катодного метода состоит в том, что процесс сопровождается активным выделением водорода и отрывом окалины, который сложно контролировать. В результате возникает так называемая травильная хрупкость.

После химического удаления окалины заготовки промываются, чтобы удалить соли железа, грязь, шламы, остатки травильной жидкости и кислотного раствора. Поверхность должна быть отмыта непосредственно после травления. В противном случае засохшие загрязнения будет крайне сложно удалить полностью. Для промывки металл сначала погружают в горячую воду, а затем используют струю холодной под давлением около 700 Па.

Волочение медной проволоки

Волочение (в том числе тонкое) применяется для изготовления медной проволоки диаметром от 10 мкм до 2 см, которая широко применяется в электронике, а также для изготовления электрических приборов и кабелей.

Заготовки для волочения медной проволоки, как правило, изготавливаются с помощью литья с последующей горячей прокаткой. Данный процесс сопровождается формированием тонкой пленки из окислов, которую затем удаляют с помощью водного раствора серной кислоты, подогретого до температуры от +45 до +50 градусов по Цельсию.

Технология волочения медной проволоки схожа с процессом изготовления проволоки из других металлов и включает в себя следующие этапы:

• заготовки охлаждаются с помощью воздуха, воды или специального раствора;
• на поверхность изделий наносится мыльно-масляная эмульсия;
• для волочения используются 18- и 22-кратные станки с волоками из кристаллов технического алмаза;
• проволока протягивается через фильеры или волочильные доски с отверстиями требуемого диаметра;
• для проволоки, диаметр которой не превышает 50 мкм, промежуточный отжиг заменяют погружным формованием;
• при волочении тонкой проволоки в качестве смазки пользуются специальными комплексными растворами, эмульсиями или синтетическими веществами;
• если это необходимо, проволока проходит безокислительную термообработку в специальных электрических печах без доступа воздуха;
• помимо стандартной оснастки при волочении медной проволоки иногда используются станки, в которых фильеры заменены специальными роликами (такая технология позволяет получать проволоку заданного диаметра с гладкой блестящей поверхностью).

В современном волочильном оборудовании часто совмещаются две операции – волочение и отжиг, что дает возможность выпускать не только медную проволоку, но и трубы.

Часто задаваемые вопросы о волочении проволоки

В чем заключается специфика изготовления алюминиевой проволоки волочением?

В отличие от медной, мокрое волочение алюминиевой проволоки выполняется в один проход с помощью специального многоступенчатого оборудования с использованием гидрофобных смазочных материалов, которые наносятся распылением или при погружении в емкости. Такие смазки обладают широким диапазоном вязкости и устойчивы к старению.

Для волочения грубой проволоки в качестве смазки пользуются маслом с вязкостью от 300 до 1 000 мм2/с при +40 градусов по Цельсию. Для средней этот показатель колеблется от 50 до 100 мм2/с, а для тонкой – от 2 до 10 мм2/с при +20 градусов по Цельсию.

Какую технику волочения используют для изготовления проволоки из стальных сплавов?

При волочении стальной проволоки на поверхности металла формируются оксалатные, пластичные хлорполимерные или свинцовые пленки. На волоки наносится смазка – мыло или противозадирное масло с содержанием соединений хлора, которое отличает высокая эффективность. При изготовлении сверхтонкой проволоки последнее заменяют гидрофильным маслом. Из-за токсичности хлорсодержащих и свинцовых смазочных материалов в последние годы все шире внедряются технологии без их применения – с использованием специальных смазок или электролитического медного покрытия.

На какие типы подразделяются технологии волочения металлической проволоки по виду смазки?

Волочение проволоки бывает:

• сухим;
• мокрым.

Эти технологии отличаются друг от друга методом нанесения смазки.

При сухом волочении для смазки заготовок, проходящих через фильеры, применяется порошкообразное мыло, а при мокром – эмульсия.

На какие типы подразделяются технологии волочения металлической проволоки по нагреву?

Волочение металлической проволоки может быть:

• Холодным – такую обработку выполняют при температуре от +60 до +180 градусов по Цельсию и применяют для высоколегированных стальных сплавов с аустенитной или аустенитно-ферритной структурой.
• Тепловым – волочение выполняется при температуре до +500 градусов по Цельсию (такой нагрев приводит к рекристаллизации металла) и применяется для обработки быстрорежущих типов стали.
• Горячим – температура обработки достигает +900 градусов по Цельсию. Такая технология используется для изготовления проволоки из малопластичных стальных сплавов, алюминия, титана, молибдена, иридия или вольфрама.

Волочение представляет собой относительно несложный технологический процесс. Для получения максимально качественного результата при обработке заготовок необходимо строго соблюдать режим и последовательность операций, а также выполнять их на соответствующем оборудовании.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.