77 / 108
EuroWire –
май
2011
г.
75
Техническая статья
главным
образом
вследствие
эрозионного износа проволоки, волоки
или сопутствующего оборудования,
либо могут формироваться из пыли в
воздухе.
В зависимости от формы и твердости
инородных
частиц
существует
возможность обрыва проволоки (см.
рис. 5).
В качестве иллюстрации на рис. 6
представлены изображения проволоки с
инородными частицами на поверхности,
полученные с помощью растрового
электронного микроскопа (РЭМ) и ЭДС
по окончании процесса волочения.
Проволока изготовлена из аустенитной
нержавеющей стали.
Анализ методом энергодисперсионной
спектрометрии показал, что инородные
частицы состояли из карбида железа
с незначительным содержанием Ni.
Размер частиц составил 0,53x0,27 мм, а
отношение Di/Do – приблизительно 0,2.
Предполагается, что обрыва проволоки
не произошло вследствие малой
величины Di/Do. На рис. 7 представлены
результаты, полученные при конечно-
элементноманализепроцессаволочения
проволоки с инородными частицами в
приповерхностной зоне.
На границе контакта инородных частиц
и проволоки между ними существует
механическая связь. При многократном
волочении
на
границе
контакта
под
воздействием
механического
Внешний вид
Описание
Морфология и отличительные
признаки
Плена
Расслоение; поверхность катанки зачищена
Поперечная
трещина
Трещина, ориентированная перпендикулярно
направлению прокатки
Наплыв
Ламеллярные трещины на поверхности
Царапина
Криволинейная трещина, образовавшаяся
вследствие царапания поверхности металла в
направлении прокатки
Вкатанные
инородные частицы
Риска, образовавшаяся в результате
вдавливания посторонних включений,
например, металлической стружки
Подрез
Дефект, образовавшийся в результате
непрерывного вдавливания металла в
направлении прокатки
▲
▲
Рис. 7.
Деформация сетчатой структуры после многократного волочения проволоки с инородными
частицами на поверхностном участке по результатам анализа методом конечных элементов
▲
▲
Таблица 2.
Классификация трещин на поверхности катанки
7
▲
▲
Рис. 8.
Модель волочения проволоки
▼
▼
Рис. 9.
Эпюра деформационного упрочнения
исследуемых образцов проволоки из
нержавеющей стали
Направление волочения
Исходная проволока
1 проход
2 прохода
Поперечная
трещина
A
0
A
1
площадь поперечного
сечения до и после
обработки
Волока
Трещина
Направление
волочения
Деформация
Напряжение (MPa)
напряжения происходит разделение
с образованием пустот. В настоящем
исследовании
использовался
программный комплекс трехмерного
конечно-элементного моделирования
Marc Mentat 2008r1 компании MSC.
Результаты анализа методом конечных
элементов соотносятся с результатами
экспериментальных
исследований.
Вне зависимости от того, присутствуют
инородные частицы в микроструктуре
проволоки или на ее поверхности, они
не подвергаются деформации ввиду
присущей им твердости, причем даже
при многократном волочении. Это
дает высокое значение Di/Do, и, как
следствие, увеличивается напряжение
волочения, и повышается вероятность
обрыва проволоки.
4. Анализ процесса
волочения
проволоки с
поверхностными
трещинами
Поверхностные трещины образуются
на катанке или проволоке вследствие
неправильной обработки в процессе
литья, горячей прокатки, волочения
или
транспортировки,
либо
в
результате ненадлежащей намотки
проволоки 6. В таблице 2 представлена
классификация 7 трещин, которые
образуются на поверхности катанки во
время прокатки в верхнем горизонте;
между тем, четкого решения данной
проблемы не существует. В частности,
лишь в небольшом числе исследований
сообщается о поверхностных трещинах,
образующихся при волочении.
8–11
В настоящем исследовании образцы
катанки, на поверхности которых в
процессе литья и прокатки образовались
кольцевые трещины, используются
в качестве исходной проволоки
и
подвергаются
многократному