Введение к работе
Актуальность работы. В производстве проволоки из нержавеющих пружинных сталей остро стоит проблема повышения прочности в сочетании с другими потребительскими свойствами (пластическими, релаксационными, циклическими и другими). Повышение потребительских свойств пружинной нержавеющей проволоки достигается комплексным легированием хромосодержащих аустенитных сталей марганцем, кремнием, азотом, углеродом, ванадием, молибденом. Возможны и другие методы легирования с целью изменения физико-механических свойств стали. Однако легирование стали не обеспечивает конечного результата, если не создана оптимальная' технология переработки исходной заготовки (катанки) в проволоку.
Формирование потребительских свойств пружинной нержавеющей проволоки происходит на всех стадиях технологии ее производства, а оптимальное сочетание этих свойств достигается правильным выбором режимов операций на каждом переделе. Комплексным понятием, представляющим сочетание прочности, надежности и долговечности, является конструкционная прочность. Анализ технологии производства высокопрочной нержавеющей проволоки показывает, что в этой области имеются еще значительные резервы повышения ее конструкционной прочности, а. следовательно, и качества пружин.
В связи с этим представляется актуальным создание теоретической базы, методов расчета и технологии производства пружинной проволоки из нержавеющих сталей повышенной конструкционной прочности, что обеспечивает долговечность и надежность ее работы в конструкциях, позволяет решить необходимые технические задачи.
Цель и задачи исследования. Целью работы является повышение уровня потребительских свойств нержавеющей пружинной проволоки путем совершенствования процессов упрочнения при пластической деформации и технологии производства этой проволоки в целом.В работе ставились следующие задачи:
исследование закономерностей упрочнения приведенных в диссертации марок сталей и изменения их физико-механических свойств при пластической деформации;
изучение влияния упрочнения на основные параметры волочения и нагрева проволоки при волочении, создание на основе этого методов расчета маршрутов волочения и расчетных формул;
исследование влияния параметров технологии производства проволоки из выбранных марок сталей на ее потребительские свойства;
разработка технологии изготовления нержавеющей пружинной проволоки повышенной конструкционной прочности.
Научная новизна работы состоит в следующем:
изучены характер и механизм упрочнения проволоки из аустенитных высокопрочных сталей для пружин и упругих элементов, установлена закономерная связь упрочнения от различных условий деформации;
предложены методы расчета упрочнения;
определено влияние упрочнения на основные параметры процесса волочения: усилие волочения, максимальную вытяжку за переход, расход энергии на упрочнение и нагрев проволоки;
установлена связь упрочнения и таких показателей, как оптимальный угол волоки, коэффициент трения при волочении; на основании этого созданы необходимые расчетные формулы;
разработаны методы расчета основных параметров технологии производства проволоки из нержавеющих сталей и выбора обжатий по маршруту волочения;
обоснованы и экспериментально проверены диапазоны изменения параметров технологии производства нержавеющей пружинной проволоки, обеспечивающие высокую конструкционную прочность.
Практическая ценность работы:
- установлены оптимальные режимы упрочнения высо
копрочной нержавеющей пружинной проволоки;
разработана технология производства нержавеющей пружинной проволоки повышенной конструкционной прочности;
разработаны принципы проектирования технологии производства пружинной нержавеющей проволоки высокой конструкционной прочности, реализация которых позволяет получить материалы, обеспечивающие высокие эксплуатационные свойства изделий из них;
результаты работы по анализу процесса упрочнения и волочения могут быть использованы при создании технологии производства проволоки практически из любых сталей.
Реализация работы в промышленности. Результаты диссертационной работы внедрены .на ОАО "Белорецкий металлургический комбинат". Выполненные исследования позволили внести соответствующие изменения в технологические инструкции по производству проволоки из исследуемых сталей.
С использованием предложенной технологии реализуется возможность получения нержавеющей высокопрочной проволоки с рациональным сочетанием потребительстких свойств по следующим техническим условиям: ТУ 14-4-1226-98 «Проволока нержавеющая пружинная», ТУ 14-4-1637-90 «Проволока коррозионностойкая особо высокопрочная, предназначена для изделий специального назначения», ТУ 14-173-61-94 «Проволока для стержневого стоматологического инструмента», ТУ 14-4-1554-98 «Нержавеющая высокопрочная проволока, предназначенная для изготовления пружин», ТУ 14-173-2-91 «Проволока пружинная из коррозионностойкой стали ЭК 160-ПД для пружин карбюратора автомобиля ВАЗ», ТУ 3-1002-97 «Проволока пружинная для тормозной аппаратуры», ТУ 14-4-1039-89 «Проволока теплостойкая коррозионностойкая высокопрочная».
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на Втором международном конгрессе прокатчиков (г. Череповец, 1997 г.), на Третьем международном конгрессе прокатчиков (г. Липецк, 1993 г.), на Всесоюзном научно-техническом совещании «Пути ускорения научно-технического прогресса в метизном производстве» (г. Магнитогорск, 1990 г.), на Международной конференции «Бернштейнов-
ские чтения» по термомеханической обработке металлически) материалов (г. Москва, 1999 г.), на совещании главных инженеров концерна «Промметиз» (г. Череповец, 2000 г.), на техническом совете ОАО "Белорецкий металлургический комбинат" (г Белорецк, 2000 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 1 монографии и 10 научных статьях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего 107 наименований. Работа содержит 152 страницы машинописного текста, 38 рисунков, 17 таблиц.