Волочение металла: от большого к малому

Волочение металла относится к технологиям обработки давлением. Металлическая заготовка, имеющая круглое, фасонное или другое поперечное сечение, протягивается через матрицу или волоку с отверстием меньшего сечения, чем у нее самой. Операция позволяет изменять размер, форму и свойства металла, делая его более плотным, улучшая механические характеристики и обеспечивая высокую точность готовых изделий. 

Метод используют для производства проволоки, труб, стержней и профилей разного сечения. А известен он был еще со времен Древнего Египта. Археологи обнаружили при раскопках образцы золотой проволоки, с большой долей вероятности изготовленной этим способом.  

Сегодня для обработки металлов волочением применяют самые передовые решения. Например, высокоточные алмазные волоки, с помощью которых можно выпускать проволоку тоньше человеческого волоса. 

Физические изменения
в процессе волочения металла

Физически метод волочения, прессования металла основывается на следующих принципах:

• пластическая деформация. Когда металлическая заготовка протягивается через волоку или матрицу, она испытывает сжимающие и растягивающие напряжения. Они вызывают изменение внутренней структуры металла, что ведет к его удлинению и уменьшению в диаметре;
• перекристаллизация и упрочнение. В результате пластической деформации металл упрочняется за счет увеличения дислокаций в кристаллической решетке. При нагреве до определенной температуры может происходить процесс перекристаллизации, при котором старая деформированная кристаллическая решетка заменяется новой, более ровной и упорядоченной. Это восстанавливает пластичность металла и позволяет обрабатывать его в дальнейшем;
• ориентация кристаллов в направлении волочения. Упорядоченное расположение кристаллов повышает механические свойства металла, такие как прочность на растяжение и усталостная прочность;
• уменьшение погрешностей. Заказать волочение металла полезно в том случае, если в нем имеются поры и дефекты. Процедура делает материал более однородным и повышает его механические характеристики;
• изменение микроструктуры. В зависимости от металла и условий волочения могут происходить структурные метаморфозы, включая раздробление зерен, увеличение плотности дислокаций и формирование специфических текстур в кристаллической решетке металла.

Эти физические изменения обеспечивают улучшение механических свойств металла: прочность, пластичность и устойчивость к внешним воздействиям.

Классификация волочения металла

Технологию волочения металла можно классифицировать по разным критериям. По температурному режиму процесса выделяют холодную, горячую и теплую технологии. 

Холодное волочение осуществляется при комнатной температуре. Обеспечивает высокую точность размеров и чистоту поверхности. Увеличивает прочность и твердость металла за счет его упрочнения. 

Горячее проходит при повышенных температурах, обычно выше точки рекристаллизации. Требует меньше усилий для деформации. Металл при нем сохраняет хорошую пластичность. Этой технологии доступно изготовление изделий больших размеров.

Волочение с нагревом (теплое) использует температуру, среднюю между холодным и горячим волочением. Объединяет преимущества обеих технологий. 

По наличию-отсутствию смазки обработка металлов волочением бывает сухой или мокрой. Сухая используется без применения смазочных материалов, предполагает высокую чистоту готовых изделий. Мокрую проводят с применением смазочно-охлаждающих жидкостей. Она уменьшает износ рабочих частей и повышает качество поверхности изделий.

По количеству и видам операций волочение может быть многостадийным и комбинированным. В первом случае заготовка последовательно протягивается через ряд волок с уменьшением размеров отверстия. Это позволяет значительно уменьшить поперечное сечение при сохранении высокого качества изделия. Комбинированное сочетается с другими методами обработки, такими как прокатка или штамповка. Используется для получения сложных профилей и специальных свойств материала.

Техническое оснащение
для волочения металла

Оборудование для волочения, прессования металла включает несколько ключевых компонентов:

• волочильные станы - главные участники процесса. Могут быть конструктивно простыми, для однопроходного волочения, или сложными, для многостадийного. Оснащены волочильными барабанами (катушками) для намотки проволоки и механизмами для обеспечения равномерного натяжения материала;
• волоки (матрицы) - инструменты с отверстием определенной формы и размера, через которые протягивают металлические заготовки. Изготовлены из твердых сплавов, алмазов или керамики, чтобы выдерживать высокие нагрузки и обеспечивать долгий срок службы;
• деформирующие устройства - механизмы, обеспечивающие необходимое усилие для протягивания металла через волоку. Могут включать вращающиеся барабаны и гидравлические, пневматические или электрические тяговые системы;
• устройства подачи и натяжения. Оборудование, отвечающее за подачу заготовки в волоку и за протягивание изделия с определенным уровнем натяжения. Цель - предотвращение образования петель и деформаций;
• смазочные системы. В мокром волочении используют установки для подачи смазки на поверхность заготовки и на волоку, чтобы уменьшить трение и износ;
• охладительные системы. Применяются для снижения температуры заготовки и оборудования, для повышения качества изделий. Продлевают срок службы волочильного инструмента.
  
  

Плюсы и минусы
обработки металлов волочением

Несмотря на популярность технологии, перед тем как заказать волочение металла, нужно учесть его плюсы и минусы. И обращаться к нему только в том случае, если ограничения приемлемы. 

К преимуществам процесса относятся высокая точность изделий, отличные механические свойства металла, экономичность, связанная с низкими потерями материала, возможность получения длинных деталей и минимальная шероховатость поверхности. Среди недостатков операции отметим:     

• ограниченность форм сечения. Несмотря на широкий спектр возможных форм, получить слишком сложные и рельефные в этом случае трудно или невозможно;
• необходимость дополнительных процедур. Упрочение, которое детали приобретают в ходе обработки, полезно далеко не всегда, и для восстановления пластичности им может потребоваться финишная термообработка;
• высокий износ инструмента даже при горячем волочении, а следовательно, расходы на его замену или восстановление;.
• необходимость в высококачественном сырье. Для успешного волочения нужно использовать сырье с минимумом дефектов. Это может сужать выбор и увеличивать стоимость исходного материала.

Таким образом, при выборе волочения металла следует учитывать специфику производства и требования к конечным продуктам.

Наши возможности в волочении металла

Участники проекта знают и учитывают в работе все нюансы процесса. Обращаясь к ним, вы получите максимально точные детали с отличными свойствами. Оформляйте заявку, изучайте отклики, выбирайте исполнителя проекта - и мы изготовим для вас любые типы изделий: проволоку, трубы, стержни, прутки для сварки, медицинские иглы, элементы оптоволокна и многое другое.  

Вид изделия		Диаметр, мм		Стоимость, руб./кг
Труба		до 50		от 60
Труба		до 100		от 55
Труба		до 200		от 50
Пруток		до 10		от 50
Пруток		до 50		от 40
Проволока		до 5		от 70
Проволока		до 10		от 65
Проволока		до 20		от 60