Введение к работе
Актуальность работы. Современной тенденцией развития отечественного метизного производства является увеличение качественных показателей материалов, позволяющее обеспечить максимальную надежность и долговечность продукции.
Изменение структуры использования метизных изделий в современных условиях за счет увеличения удельного веса продукции, работающей в агрессивных средах, постоянного повышения требований к механическим свойствам и коррозионной стойкости вызывают необходимость применения нового подхода к решению задач улучшения качества данной продукции.
Воздействию агрессивных сред наиболее подвержены изделия с большой площадью поверхности контактирования, к которым относится проволока. Таї-;, площадь поверхности проволоки весом і т и диаметром 1 мм составляет 508 м~. а площадь листа с тем же весом и толщиной 1 мм - 25? мг. Поэтому, наряду с созданием принципиально новых материалов, отвечающих возрастающим требованиям потребителя, большое значение приобретает совершенствование технологических ме-тодов поверхностной обработки проволоки.
Среди известных процессов поверхностного модифицирования различного класса метизной продукции особое место занимают способы формирования поверхностных слоев из специальных присадочных материалов, что позволяет в комплексе решать задачи придания требуемого уровня поверхностных свойств изделиям.
Известно много способов формирования металлических покрытий с заданными свойствами на проволоке, но наибольшее распространение получили способы формирования присадочных металлов (например, цинка) из расплавов.
Достаточно новым классом неметаллических материалов, применяемых в качестве защитных покрытий на метизах, являются полимеры. Обладая порой уникальным комплексом свойств, эти материалы не получили широкого применения в метизном производстве прежде всего из-за существенной разницы механических свойств по сравнению с металлами.
Однако, при всех очевидных достоинствах указанного метода практика показывает, что многие виды проволок, в том числе канатных, требуют дополнительной обработки давлением композиции с целью придания необходимого комплекса свойств готовым изделиям. При этом
возникает задача устойчивости процесса волочения бинарных систем, прежде всего с целью предотвращения разрушения поверхностного слоя.
Таким образом, проблема совершенствования процессов производства проволоки с покрытиями, где в качестве основной технологической операции используется волочение, является актуальной.
Цель работы. Совершенствование процессов производства проволоки с качественными бездефектными покрытиями на основе анализа устойчивости оболочек к отслоению при волочении слоистых композиций.
Научная новизна. Разработана математическая модель поведения оболочек при волочении слоистых композиций на границах внеконтакт-ных и пластических областей.
Предложен критерий статической устойчивости покрытий при волочении бинарных систем, представляющий собой отношение прочности сцепления покрытия к основе на сдвиг к величине сдвигающих напряжений на границах очага деформации.
Установлены области устойчивости оболочек к отслоению для материалов композиции, существенно отличающихся по механическим свойствам в зависимости от параметров волочения.
Осуществлена корректировка технологических маршрутов волоче ния оцинкованной канатной проволоки по критерию статической устойчивости оболочек.
Разработан технологический процесс формирования полимерных покрытий на проволоку с последующим волочением композиции.
Практическая ценность. Получила теоретическое и экспериментальное развитие проблема производства качественных, бездефектных двухкомпонентных изделий с заданными свойствами.
Разработана новая технология, более экономически и технически выгодная до сравнению с существующей, на основе математической модели процесса волочения бинарных систем.
Проведен анализ поведения оболочек при деформации компонентов, позволяющий оценить уровень сцепления покрытия с основой и скорректировать технологию волочения проволоки с цинковым покрытием.
Реализован процесс волочения системы "сталь-полимер" на основе исследованной области устойчивости оболочек к отслоению для материалов композиции, существенно отличающихся по механическим
свойствам, в зависимости от параметров волочения.
На основании проведенных исследований усовершенствован комплексный технологический процесс волочения проволоки с покрытиями.
Реализация работы. Скорректированные маршруты волочения оцинкованной канатной проволоки реализованы в условиях ОАО "Магнитогорский калибровочный завод".
Разработанная технология формирования полимерных покрытий на проволоке с последующим ее волочением прошла апробацию в условиях ОАО "Череповецкий сталепрокатный завод", выпущена опытно промышленная партия проволоки и сетки из данной проволоки.
В соответствии с технической программой повышения качественных показателей продукции п условиях ОАО "Магнитогорский калибровочный завод" на основании теоретических и экспериментальных исследований разработан комплекс мер по совершенствованию процессов стадийной обработки во всем технологическом цикле производства проволоки с покрытиями.
Методика определения устойчивости оболочек к отслоению в виде пакета прикладных программ используется в учебном процессе кафедры "Металловедение, качество и сервис металлургических и машиностроительных технологий" МГМА при подготовке дипломированных специалистов.
Апробация работы. Основные положения работы изложены и обсуждены на ежегодных традиционных научно-технических конференциях Магнитогорской государственной горно-металлургической академии км. Г.И. Носова с 1989 по 1997 г.; на научно-технических советах Мин-чермета, "Союзметиза" и ОАО "Магнитогорский калибровочный завод" с 1987 по 1997 г.; Международных и российских научно-технических конференциях: "Новые материалы и процессы", г. Бомбей, Индия, 1993 г.; "Прогрессивные технологии обработки металлов давлением в машиностроении", г. Иркутск. 1996 г.: "Теория и технология процессов пластической деформации-96", г. Москва, 1996 г.; "Актуальные проблемы материаловедения металлургии", г. Новокузнецк, 1997 г.; "Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства", г. Череповец, 1997 г.; на XVI Российской школе по проблеммам проектирования неоднородных конструкций, г. Миасс, 1997 г.
Публикации. Результаты работы отражены в 16 публикациях, в том числе 2 книгах, 7 авторских свидетельствах и патентах.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заклю-
чения. Она содержит 178 с. машинописного текста, 43 рис., 33 табл. , список литературы из 85 наименований и приложения.