Рабочий инструмент волочильных станов

Рабочий инструмент

В качестве трубоволочильного инструмента применяют волоки (фильеры) (рисунок 73) и оправки: короткие неподвижные (рисунок 74а), самоустанавливающиеся (рисунок 74б), длинные (подвижные) (рисунок 74в).

Волоки. Форма и размеры трубоволочильного инструмента зависят от способа и условий волочения волоки (фильеры). В практике трубного произ­водства применяют волоки различного профиля: конические, с радиальной выпуклой, вогнутой, ситовидной и другими формами рабочей поверхности. Наиболее распространен конический профиль волоки с углом конусности = 12—14°.

Рисунок 73 – Различные профили канала волоки: 1-конический, 2 – радиальный, 3 – вогнутый, 4 - сигмовидный

Рисунок 74 – Оправки для волочения труб: а) короткая неподвижная, б) длинная, в) самоустанавливающаяся

Входной конус (распушка) предназначен для подачи смазки в рабочую часть, предупреждения задиров трубы об острые кромки рабочей части волоки в процессе ее волочения) изготовляется по заданному радиусу с плавным сопряжением с рабочим конусом, в котором осуществляется основная деформация трубы. Смазочная (a) и рабочая (в) части волоки 1 объединены в одну, которую называют рабочей зоной или входным конусом. Калибрующая часть (с) волоки (предназначена для придания окон­чательных размеров трубе) соответствует сечению трубы. Выходная часть d волоки I служит для предотвращения повреждений, задиров, царапин и дру­гих возможных повреждений при выходе трубы из нее. Основные размеры волок регламентируются ГОСТ 2330—76. Волоки с радиальным выпуклым профилем применяют при безоправочном волочении для уменьшения усадки трубы по диаметру. Волоки с вогнутым профилем используют для более равномерного износа рабочего канала, в результате равномерного распределения нормального давления подлине оча­га деформации. Сигмовидный профиль волоки представляет собой комбинацию радиальной и вогнутой формы волоки. За рубежом такие волоки применяют для волочения труб из стали и цветных металлов. Угол 2 обычно равен 20—40°.

В последние годы в трубной промышленности начали применять сдвоенные волоки для безоправочного волочения труб малых разме­ров. Зона деформации трубы создается двумя волоками, которые устанавливаются последовательно одна за другой. Причем в первой осуществляется 10—25 % общей деформации трубы по диаметру. При такой схеме волочения создаются условия жидкостного трения, снижающие усилие волочения и позволяющие на обычных смазках (мыльный порошок) осуще­ствлять волочение труб из коррозионно-стойких сталей, различных вязких сплавов.

В процессе волочения инструмент испытывает большие нагрузки вслед­ствие высоких нормальных напряжений и сил трения, возникающих в результате деформации металла трубы. Поэтому материал технологического инструмента волочильных станов должен обладать высокой твердостью, по­вышенной прочностью и износоустойчивостью. Этим требованиям удов­летворяют стали трех групп, из которых изготовляют технологический ин­струмент волочильных станов:

1) инструментальные углеродистые стали У8-У12 с 0,8-1,2 % С (для повышения стойкости на износ волоки подвергают термообработке с последующим хромированием);

Рисунок 75 - Волока для волочения труб малых размеров

1 — шайба; 2 — волока; 3 — уплотнение; 4 — гайка; 5 — волока рабочая; 6 — конус; 7 — корпус

2) хромомолибденовые стали типа Х12М с 1,6 % С; 12 % Ст; 0,5 % Мо; 0,25 % V (волоки изготовляют из кованых полуфабрикатов без термо­обработки и хромирования, повышение стойкости на износ достигается упрочнением стенок в холодном состоянии);

3) инструментальные легированные стали; хромистая ШХ15, хромо-титановая 40Х5Т; графитизированная сталь ЭП366 (1,4 % С; 0,4 % Мn; 1.1 % Si; 0,3 % Ti), повышение стойкости волок из этих сталей достигается термической обработкой.

Для изготовления волок применяют также стали с покрытием из твер­дых сплавов типа ВК, диоксида циркония.

Для капиллярных труб особого назначения используют алмазные во­локи с наибольшим диаметром рабочего канала d_max = 1,8 мм. Изготовление и обработка алмазных волок осуществляются по специальной технологии.

Оправки. Длинные оправки, применяемые при волочении горячеката­ной заготовки, изготавливают из углеродистых сталей с содержанием 0,85—1.2 %С или сталей, легированных хромом, никелем, ванадием, молибде­ном, например из сталей 12Х5МА, 0ХН2Ф. Твердость таких оправок составляет НВ 400, эксплуатационная стойкость 25—30 км протянутых труб. Длинные оправки для волочения труб малых размеров изготавливают так­же из инструментальных сталей типа У8, В2.

Короткие неподвижные оправки предназначены для деформации тру­бы по толщине стенки и конструктивно выполняются двух видов: полые и сплошные оправки-хвостовики. Полые оправки крепят к стержню стана с помощью болта, который проходит через оправку и ввинчивается в стержень. Оправки в виде хвостовика применяют для волочения толстостенных труб и труб с малым внутренним диаметром. Короткие оправки изготавли­вают из углеродистых сталей 35 и 45, низколегированных сталей типа 30ХГСА, твердых сплавов ВК15, ВК20, ВК25, ВК20КС, ВК25КС.

Короткие твердосплавные оправки изготавливают насадкой или за­пайкой твердосплавной втулки на стальной короткий стержень. Эксплуатационная стойкость твердосплавных оправок 20—30 км протянутых труб.

Самоустанавливающиеся оправки применяют при волочении длин­ных труб малых размеров на станах линейного и барабанного типов.