Требования ГОСТ к заданному изделию
Химический состав стали 25.
| Химический элемент | % |
| Кремний (Si) | 0.17-0.37 |
| Марганец (Mn) | 0.50-0.80 |
| Медь (Cu), не более | 0.25 |
| Мышьяк (As), не более | 0.08 |
| Никель (Ni), не более | 0.25 |
| Сера (S), не более | 0.04 |
| Углерод (C) | 0.22-0.30 |
| Фосфор (P), не более | 0.035 |
| Хром (Cr), не более | 0.25 |
| Механические свойства стали 25 при Т=20oС | |||||||
| Прокат | Размер | Напр. | sв(МПа) | sT (МПа) | d5 (%) | y (%) | KCU (кДж / м2) |
| Поковки | 100 - 300 |
| T (Град) | E 10- 5 (МПа) | r (кг/м3) | R 10 9 (Ом·м) |
| 1.98 |
Краткие обозначения:
d5 - Относительное удлинение при разрыве, [ % ]
r - Плотность материала, [кг/м3]
sв - Предел кратковременной прочности, [МПа]
R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]
y - Относительное сужение, [ % ]
E - Модуль упругости первого рода, [МПа]
KCU - Ударная вязкость, [кДж / м2]
T - Температура, при которой получены свойства, [Град]
sT - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
Длина заготовки: 2 500 мм
4. Технологическая схема получения прутка Æ 6 мм из заготовки Æ 30,5 мм из стали 25.
| Технологические операции | |||||||||||
| Отжиг | |||||||||||
| Травление | |||||||||||
| Волочение | 30,5 | 20,39 | 15,11 | 12,14 | 10,15 | 8,67 | 7,61 | 6,80 | 6,21 |  5,79    | 5,52 |
  |   |  |   |   |   |   |   | ||||
| Отжиг |  |  | |||||||||
| Травление | |||||||||||
| Правка | |||||||||||
| Резка |  | ||||||||||
| Контроль |  | ||||||||||
| Приемка готовой продукции |  | ||||||||||
| Сдача на склад |
Расчётная часть.
Разработать технологический процесс получения прутка Æ 6 мм из заготовки Æ 30,5 мм из стали 25.
По ГОСТ 7415-75 находим для данного сплава:
- предел прочности при растяжении sв ³ 530 МПа;
- относительное удлинение d ³ 17%;
- допуски: для Æ 6 мм -0,075 мм
Æ 30,5 мм +0,130 мм.
Рис. 5. Зависимость механических свойств стали степени деформации.
1 кгс/мм2 = 9,8 МПа
|
1. Определим суммарную вытяжку:
Æзаготовки – диаметр заготовки с «+» допуском,
Æпрутка – диаметр прутка с «-» допуском.
2. Найдем число проходов:
всего проходов n=10.
Примем значения вытяжек по проходам:
m1=2,24,
m2=1,82,
m3=1,55,
m4=1,43,
m5=1,37, mср=m5,
m6=1,3,
m7=1,25,
m8=1,2,
m9=1,15,
m10=1,1.
3. Определим напряжение волочения по проходам с помощью формулы Перлина:
I проход
(55,3%)
Найдем начальное и конечное значение предела текучести по рисунку 5:
sт нач1=372,4 МПа
Т.к. конечное значение предела текучести определить по рисунку затруднительно, вычислим его по формуле:
sт кон1= (38 + 5,7* 
)*9,8 [МПа]
sт кон1=922,52 МПа
sт ср1=(sт нач1+sт кон1)/2=(372,4+922,52)/2=647,46 МПа
, где
aпр1 – приведенный угол волоки в I проходе,
,
Dнач1 – начальный диаметр прутка в I проходе ( диаметр заготовки),
Dкон1 – конечный диаметр прутка в I проходе.
мм
Напряжение противонатяжения будет равно:
sq1=0.1*sт нач1=0,1*372,4=37,24 МПа
Напряжение волочения:
, где
f – коэффициент трения металла на поверхности волоки (f=0.08).
II проход
(75%)
Найдем начальное и конечное значение предела текучести:
sт нач2=sт кон1= 922,52 МПа
sт кон2= (38 + 5,7* 
)*9,8 [МПа]
sт кон2= 1029,05 МПа
sт ср2=(sт нач2+sт кон2)/2=(922,52 +1029,05)/2=975,79 МПа
мм
Напряжение противонатяжения будет равно:
sq2=0.1*sт нач2=0,1*922,52 = 92,25 МПа
Напряжение волочения:
Показатели по оставшимся проходам считаются аналогично. Для расчёта я использовала пакет Excel. Результаты представлены в Таблице 1.
Таблица 1
| № прохода | Dкон | ctgα | σ нач | ε, % | σ коне | σ сред | σ q | σ вол |
| 20,39 | 3,02 | 372,4 | 55,30 | 922,53 | 647,46 | 37,24 | 677,22 | |
| 15,11 | 1,98 | 922,52 | 75,44 | 1 029,05 | 975,79 | 92,25 | 760,50 | |
| 12,14 | 1,66 | 1 029,05 | 84,16 | 1 071,27 | 1050,16 | 102,91 | 618,32 | |
| 10,15 | 1,50 | 1 071,27 | 88,92 | 1 093,56 | 1082,41 | 107,13 | 536,11 | |
| 8,67 | 1,40 | 1 093,56 | 91,91 | 1 107,29 | 1100,43 | 109,36 | 490,66 | |
| 7,61 | 1,33 | 1 107,29 | 93,78 | 1 115,76 | 1111,53 | 110,73 | 430,34 | |
| 6,80 | 1,29 | 1 115,76 | 95,02 | 1 121,37 | 1118,56 | 111,58 | 384,31 | |
| 6,21 | 1,26 | 1 121,37 | 95,85 | 1 125,09 | 1123,23 | 112,14 | 335,44 | |
| 5,79 | 1,23 | 1 125,09 | 96,39 | 1 127,51 | 1126,30 | 112,51 | 283,91 | |
| 5,52 | 1,22 | 1 127,51 | 96,72 | 1 128,96 | 1128,23 | 112,75 | 229,74 |
4. Значение коэффициента запаса по проходам определяем по формуле: 
5. Усилие волочения: 
[Н]
Показатели 4 и 5 также рассчитывались с помощью пакета Excel. Результаты представлены в Таблице 2.
Таблица 2
| Рi , H | Pi , kH | Pi , кгс = Р[H]/9,8 | Pi , тс = P[кгс]/1000 | γ |
| 221045,60 | 221,05 | 22555,67 | 22,56 | 1,36 |
| 136390,72 | 136,39 | 13917,42 | 13,92 | 1,35 |
| 71542,28 | 71,54 | 7300,23 | 7,30 | 1,73 |
| 43377,99 | 43,38 | 4426,33 | 4,43 | 2,04 |
| 28978,49 | 28,98 | 2956,99 | 2,96 | 2,26 |
| 19550,76 | 19,55 | 1994,98 | 1,99 | 2,59 |
| 13967,82 | 13,97 | 1425,29 | 1,43 | 2,92 |
| 10159,69 | 10,16 | 1036,70 | 1,04 | 3,35 |
| 7477,39 | 7,48 | 763,00 | 0,76 | 3,97 |
| 5500,50 | 5,50 | 561,28 | 0,56 | 4,91 |
Выбор оборудования.
При выборе типа оборудования необходимо обратить внимание на диаметр прутков и усилия волочения. Волочильный стан нужно выбрать таким образом, чтобы он обеспечил максимальное усилие волочения (22,56 тс) и смог протянуть прутки заданных диаметров. Для данного расчёта выберем цепной волочильный стан «SCHUMAG KZ-III», технические характеристики которого представлены в Таблице 3.
Таблица 3
| Характеристика | Цепной волочильный стан «SCHUMAG KZ-III» |
| Максимальная ширина, м | 2,8 |
| Общая масса, т | |
| Максимальное усилие волочения, кН (Т) | 230 (23) |
| Максимальная скорость волочения, м/мин | |
| Скорость возвратного движения каретки, м/мин | |
| Размер калибруемого металла (круглого профиля), мм | 19-38 |
| Наименьшая длинна прутка, м: | |
| при летучих ножницах | 2,5 |
| при пиле | 3,5 |