Применение роликового волочения при изготовлении простых и фасонных профилей из труднодеформируемых сплавов

Abstract

Титановые сплавы и высоколегированные нержавеющие стали достаточно проблематично обрабатывать волочением в монолитных волоках. Связано это с особенностями трения скольжения на контакте «инструмент – обрабатываемый материал» и наличием тянущего усилия, приложенного к переднему концу проволоки в процессе пластической деформации. При деформации титановые сплавы сильно упрочняются с потерей пластических свойств. Это вызывает необходимость применять частые промежуточные отжиги. Роликовое волочение можно рассматривать как одно из перспективных направлений совершенствования технологии изготовления проволоки и фасонных профилей из труднодеформируемых сплавов. В настоящей работе разрабатывается инструмент и технологии, обеспечивающие изготовление простых и фасонных профилей из труднодеформируемых сплавов роликовым волочением. Предложены и приведены конструкции роликовых волок со смещенными по оси волочения парами горизонтальных и вертикальных роликов, позволяющие изготавливать проволоку простого и фасонного профилей диаметром от 0,5 до 12,0 мм. В роликовых волоках представленной конструкции можно получать круглый, прямоугольный, шестигранный и другие виды профилей, в том числе фасонные. Для этого могут быть использованы калибровки «круг – овал – круг», «круг – ромб – гладкая бочка» и другие. Показаны технологические решения по изготовлению шестигранного профиля S = 2,2 мм из заготовки труднодеформирумых сплавов 09Х16НЧБ, 12Х18Н10Т, ВТ16 различного диаметра. Для повышения ресурса эксплуатации волок ролики, изготовленные из термообработанной стали марки Х12МФ, рекомендовано упрочнять путем нанесения на рабочую поверхность функционального покрытия из сплава WC-10Co-4Cr детонационным напылением с последующим проплавлением этого слоя лазером. Исследования, проведенные на образцах, показали семикратное повышение износостойкости по сравнению с аналогичными, подвергнутыми только традиционной для Х12МФ термической обработке в виде закалки с отпуском. Titanium alloys and high-alloy stainless steels are quite problematic to process by drawing in monolithic dies. This is due to the features of sliding friction at the tool-work material contact and the presence of a pulling force applied to the front end of the wire during plastic deformation. During deformation, titanium alloys are strongly hardened with a loss of plastic properties. This necessitates the use of frequent intermediate anneals. This necessitates the use of frequent intermediate anneals. Roller drawing can be considered as one of the promising directions for improving the technology of manufacturing wire and shaped profiles from hard-to-form alloys. In this work, tools and technologies are being developed that ensure the production of simple and shaped profiles from hard-todeform alloys by roller drawing. Designs of roller dies with pairs of horizontal and vertical rollers displaced along the drawing axis are proposed and presented, which make it possible to produce wire of simple and shaped profiles with a diameter of 0.5 to 12.0 mm. In the roller dies of the presented design, it is possible to obtain round, rectangular, hexagonal and other types of profiles, including shaped ones. For this, the calibrations “circle – oval – circle”, “circle – diamond – smooth barrel” and others can be used. Shown are technological solutions for the manufacture of a hexagonal profile S = 2.2 mm from a workpiece of hard-to-deform alloys AISI 316, 1 AISI 304, Ti3Al5Mo5V of various diameters. To increase the service life of the dies, the rollers made of heat-treated steelof the Kh12MF grade are recommended to be strengthened by applying a functional coating made of WC-10Co-4Cr alloy on the working surface by detonation spraying followed by melting of this layer with a laser. Studies carried out on the samples showed a sevenfold increase in wear resistance compared to similar ones subjected only to the traditional for X162CrMoV12 heat treatment in the form of quenching and tempering.