Чертеж (производство)

Рисование – это производственный процесс, в котором используются силы растяжения для удлинения металла , стекла или пластика . По мере вытягивания материала (вытягивания) он растягивается и становится тоньше, достигая желаемой формы и толщины. Чертеж подразделяется на два типа: волочение листового металла и волочение проволоки , прутка и трубы . Чертеж листового металла определяется как пластическая деформация по изогнутой оси. При волочении проволоки, прутков и труб исходный материал протягивается через матрицу, чтобы уменьшить его диаметр и увеличить длину. Рисование обычно выполняется при комнатной температуре, поэтому его классифицируют как процесс холодной обработки ; однако волочение также может выполняться при более высоких температурах для горячей обработки больших проволок, стержней или полых трубок, чтобы уменьшить силы. ^[1]^[2]

Вытягивание отличается от прокатки тем, что давление не создается за счет вращательного действия мельницы, а вместо этого зависит от силы, приложенной локально вблизи области сжатия . Это означает, что максимальная сила волочения ограничена прочностью материала на разрыв, что особенно очевидно при волочении тонкой проволоки. ^[3]

Отправной точкой холодного волочения является горячекатаный прокат подходящего размера.

Металл

Успешный рисунок зависит от струи и растяжения материала. Стали, медные сплавы и алюминиевые сплавы обычно представляют собой тянутые металлы. ^[4]

При волочении листового металла, когда матрица формирует форму из плоского листа металла («заготовка»), материал вынужден двигаться и соответствовать матрице. Поток материала контролируется посредством давления, прикладываемого к заготовке, и смазки, наносимой на матрицу или заготовку. Если форма будет двигаться слишком легко, на детали возникнут складки. Чтобы исправить это, к заготовке применяется большее давление или меньше смазки, чтобы ограничить поток материала и заставить материал растягиваться или утончаться. Если приложить слишком большое давление, деталь станет слишком тонкой и сломается. Для волочения металла необходимо найти правильный баланс между морщинами и разрывами, чтобы получить успешную деталь.

Чертеж листового металла становится глубоким, когда длина заготовки превышает ее диаметр. Обычно заготовку также обрабатывают с использованием других процессов формования, таких как прошивка , глажение , вырубка , прокатка и бисероплетение . При мелкой вытяжке глубина вытяжки меньше наименьшего размера отверстия.

Волочение прутков, труб и проволоки работает по одному и тому же принципу: исходный материал протягивается через матрицу, чтобы уменьшить его диаметр и увеличить длину. Обычно матрица устанавливается на волочильном столе . Начальный конец заготовки сужается или заостряется, чтобы конец прошел через матрицу. Затем конец помещается в захваты, которые протягивают остальную часть заготовки через матрицу. ^[1]

Чертеж также можно использовать для холодной формовки фигурного сечения. Холоднотянутые поперечные сечения более точны и имеют лучшее качество поверхности, чем детали, полученные горячей экструзией. Недорогие материалы можно использовать вместо дорогих сплавов по требованиям прочности за счет наклепа . ^[5] Натянутые стержни или стержни нельзя свернуть в бухту; поэтому используются волочильные станы с прямой тягой. Цепные приводы используются для волочения заготовок на высоту до 30 м (98 футов). Гидравлические цилиндры используются для заготовок меньшей длины. ^[1] Уменьшение площади обычно ограничивается от 20% до 50%, поскольку большее уменьшение превысит предел прочности материала на разрыв, в зависимости от его пластичности . Для достижения определенного размера или формы несколько проходов через штампы все меньшего размера и промежуточные отжиги . могут потребоваться ^[6] Рисование трубок очень похоже на рисование стержней, за исключением того, что исходным материалом является трубка. Он используется для уменьшения диаметра, улучшения качества поверхности и точности размеров. Оправка может использоваться или не использоваться в зависимости от конкретного используемого процесса. Плавающая пробка также может быть вставлена во внутренний диаметр трубки для контроля толщины стенки. Волочение проволоки уже давно используется для производства гибкой металлической проволоки путем протягивания материала через ряд матриц уменьшающегося размера. Эти штампы изготавливаются из различных материалов, наиболее распространенными из которых являются карбид вольфрама и алмаз .

Процесс холодного волочения стальных прутков и проволоки выглядит следующим образом:

Смазка трубки: Поверхность стержня или трубки покрыта смазкой для волочения, такой как фосфат или масло, для облегчения холодной волочения.
Нажатие: несколько дюймов выводных концов стержня или трубы уменьшаются в размерах путем обжатия или выдавливания , чтобы они могли свободно проходить через волочильную матрицу. Это делается потому, что отверстие матрицы всегда меньше по размеру, чем исходная секция прутка или рулона.
Холодное волочение, процессное волочение: в этом процессе материал тянут при комнатной температуре. Уменьшенный конец прутка или рулона, размер которого меньше отверстия матрицы, пропускают через матрицу, где он попадает в захватное устройство волочильной машины. Волочильный станок протягивает («протягивает») оставшуюся необжатую часть прутка или рулона через матрицу. Матрица уменьшает поперечное сечение прутка или рулона, формирует его профиль и увеличивает длину.
Готовое изделие: тянутое изделие, которое называется «холоднотянутым» или «холодно обработанным», имеет блестящую или полированную поверхность, улучшенные механические свойства, улучшенные характеристики обработки, а также точные и равномерные допуски на размеры.
Многопроходная вытяжка. Холодная вытяжка сложных форм или профилей может включать в себя многократное протягивание заготовки через постепенно уменьшающиеся отверстия матрицы для получения желаемой формы и допусков. Материал обычно отжигается между каждым проходом волочения, чтобы повысить его пластичность и снять внутренние напряжения, возникающие во время холодной обработки.
Отжиг : это термическая обработка, обычно используемая для смягчения вытягиваемого материала; изменить микроструктуру, механические свойства и характеристики обработки стали; и для снятия внутренних напряжений в изделии. В зависимости от материала и желаемых конечных характеристик отжиг может использоваться до, во время (между проходами) или после операции холодного волочения.

Стекло

Подобные процессы вытяжки применяются при выдувании стекла и производстве стеклянного оптического волокна . ^[7]

Пластмассы

Рисование пластика, иногда называемое холодным волочением , представляет собой тот же процесс, который используется для металлических стержней, применяемых к пластику. ^[8] Пластиковое волочение в основном используется при производстве пластиковых волокон . Этот процесс был открыт Джулианом В. Хиллом в 1930 году, когда он пытался производить волокна из раннего полиэстера . ^[9]

Это выполняется после того, как материал «скручен» в нити; полимера путем экструзии расплава через поры фильеры . Во время этого процесса отдельные полимерные цепи имеют тенденцию к некоторому выравниванию из-за вязкого течения . Эти нити по-прежнему имеют аморфную структуру, поэтому их вытягивают для дальнейшего выравнивания волокон, тем самым увеличивая кристалличность , прочность на разрыв и жесткость . Это делается на твистерной машине. ^[9]^[10] В случае нейлона волокно растягивается в четыре раза больше его длины при прядении. Кристаллы, образующиеся при вытягивании, удерживаются вместе водородными связями между амидными атомами водорода одной цепи и карбонильными атомами кислорода другой цепи. ^[10] Лист полиэтилентерефталата (ПЭТ) вытягивают в двух измерениях, чтобы получить BoPET (двуосноориентированный полиэтилентерефталат) с улучшенными механическими свойствами.

См. также

Экструзия

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Дегармо, с. 432.
^ Калпакджян, стр. 415–419.
^ Проект Ганоксин. «Раскатывание и рисование» . Архивировано из оригинала 8 августа 2014 г.
^ Дегармо, с. 434.
^ Дегармо, стр. 433–434.
^ Дегармо, с. 433.
^ «Оптическое волокно» . www.thefoa.org . Ассоциация оптоволокна . Проверено 17 апреля 2015 г.
^ Дегармо, с. 461.
^ Jump up to: ^а ^б Spinning the Elements – Cold Drawing , Фонд химического наследия, заархивировано из оригинала 4 мая 2001 г. , получено 13 ноября 2008 г.
^ Jump up to: ^а ^б Мензер, Валери, Nylon 66 , заархивировано из оригинала 13 июня 2005 г. , получено 13 ноября 2008 г.

Дальнейшее чтение

Дегармо, Э. Пол; Блэк, Джей Т.; Кохсер, Рональд А. (2003), Материалы и процессы в производстве (9-е изд.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4 .
Калпакджян, Серопа; Шмид, Стивен Р. (2006), Промышленная инженерия и технологии (5-е изд.), Аппер-Сэддл-Ривер, Нью-Джерси: Пирсон Прентис-Холл, ISBN 0-13-148965-8

[Degarmo432-1] Jump up to: ^а ^б ^с Дегармо, с. 432.

[Kal-2] Калпакджян, стр. 415–419.

[3] Проект Ганоксин. «Раскатывание и рисование» . Архивировано из оригинала 8 августа 2014 г.

[4] Дегармо, с. 434.

[5] Дегармо, стр. 433–434.

[6] Дегармо, с. 433.

[7] «Оптическое волокно» . www.thefoa.org . Ассоциация оптоволокна . Проверено 17 апреля 2015 г.

[8] Дегармо, с. 461.

[cdse-9] Jump up to: ^а ^б Spinning the Elements – Cold Drawing , Фонд химического наследия, заархивировано из оригинала 4 мая 2001 г. , получено 13 ноября 2008 г.

[n66-10] Jump up to: ^а ^б Мензер, Валери, Nylon 66 , заархивировано из оригинала 13 июня 2005 г. , получено 13 ноября 2008 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]