DRUT: wyrób hutniczy walcowany lub ciągniony na zimno lub na gorąco o znacznej długości, niewielkim stałym przekroju poprzecznym ( najczęściej okrągłym, bywa też owalny, prostokątny, sześciokątny itp.); rozróżnia się: druty ze stali ( węglowej lub stopowej)- niekiedy cynkowane, miedziowane, cynowane lub niklowane; druty z metali i stopów nieżelaznych oraz druty bimetalowe w których rdzeń jest z innego niż pancerz metalu.
Drut wykazuje wiele zalet, z których najważniejsze to:
- izotropowość własności,
- wysoka dokładność wymiarów i kształtu przekroju poprzecznego,
- wysoka gładkość powierzchni
Rozwój naukowo-techniczny społeczeństw stwarzał zapotrzebowanie na coraz większe ilości drutu wykonanego z różnych materiałów i o coraz bardziej zróżnicowanych parametrach technicznych. Dzisiaj trudno znależć dziedzinę życia w, której drut nie byłby używany, od najprostszych zastosowań jak drut na siatki ogrodzeniowe aż po druty do produkcji stendów w medycynie, spiral w żarówkach i lampach czy siatek katalitycznych.
Wymagania stawiane drutom są coraz wyższe, dotyczy to zarówno parametrów wytrzymałościowych jak i jakości powierzchni i dokładności wymiarów. Jeśli przyjąć, że górna granica pomiędzy prętem a drutem przebiega przy średnicy 8-10 mm to trudno określić dolną, która zależy już tylko od technicznych możliwości wykonania narzędzi, prowadzenia procesu technologicznego i potrzeb odbiorców.
Aby sprostać wymaganiom rynku wprowadzano nowe procesy technologiczne ( przygotowania materiału wsadowego oraz technologii ciągnienia) i nowe typy maszyn ciągarskich. Postęp ten dotyczył również ciągadeł.
NARZĘDZIA STOSOWANE W PROCESIE CIĄGNIĘCIA DRUTU.
Od rodzaju materiału ciągadła, jego geometrii i dokładności wykonania zależą odchyłki wymiarowe i jakość powierzchni wyrobu, siła ciągnienia oraz wydajność procesu ciągnienia.
Mając na względzie wymagania stawiane jakości drutu i technologii produkcji takie jak: tolerancja wymiarów i kształtu na całej długości wyrobu, jakość powierzchni i wydajność procesu (prędkość ciągnienia oraz częstość wymiany ciągadeł) dążono do wyprodukowania takich ciągadeł, dzięki którym można by było te wymagania spełnić.
Ze względu na budowę, ciągadła stosowane do ciągnięcia drutów okrągłych i profilowych dzieli się na:
– ciągadła monolityczne, nazywane także oczkowymi,
– ciągadła składane, nazywane segmentowymi,
– ciągadła rolkowe.
W naszym profilu produkcyjnym mamy obecnie ciągadła monolityczne.
BUDOWA I WYMAGANIA STAWIANE NOWOCZESNYM CIĄGADŁOM MONOLITYCZNYM .
Typowe ciągadło monolityczne składa się z dwóch elementów wzajemnie ze sobą połączonych:
- oczka (części roboczej ciągadła) stanowiącego monolityczna bryłę materiału zdolnego do przeniesienia dużych nacisków i zapewniającego uzyskanie drutów o wysokiej gładkości powierzchni; monolityczność oczka jest umowna, co wyniknie przy omawianiu materiałów służących do jego budowy.
- oprawy metalowej (części konstrukcyjnej ciągadła) zabezpieczającej oczko przed zniszczeniem i umożliwiającej zamocowanie ciągadła w gnieżdzie ciągarki oraz skuteczne odprowadzanie ciepła.
MATERIAŁY STOSOWANE DO PRODUKCJI CIAGADEŁ.
Materiał, z którego zbudowane jest ciągadło powinien spełniać następujące wymagania:
– mieć wysoką twardość
– dużą wytrzymałość,
-dobre odprowadzanie ciepła ze strefy zgniotu,
-małą chropowatość powierzchni,
-ekonomiczna cena,
-łatwość regeneracji.
Obecnie do produkcji ciągadeł używa się:
Węglika wolframu, diamentu monokrystalicznego i diamentu polikrystalicznego.
W tabeli poniżej ukazano podstawowe parametry techniczne tych materiałów.
| Parametr | Diament polikrystaliczny | Diament naturalny i syntetyczny monokrystaliczny | Węglik wolframu |
| Twardość Knoop (kg/mm2) | 6000-8000 | 8000- 12000 | 1700-1800 |
| Wytrzymałośc na obciążenia poprzeczne (kg/mm2) | 180 | 30 | 180 |
| Wytrzymałość na ściskanie (kg/mm2) | 734 | 220-875 | 610 |
| Moduł Younga (x10 4/kg/mm2 | 8,8 | 11,9 | 6,3 |
| Przewodnictwo cieplne (W/ cmk) | 0,3-0,5 | 1,7-2,2 | 0,17-0,19 |
Poniżej podano porównanie niektórych parametrów ciągadeł z różnych materiałów
| Właściwość | Diament Naturalny | Diament syntetyczny monokrystaliczny | Diament syntetyczny polikrystaliczny | Węglik wolframu |
| Koszt narzędzia | Wysoki | Wysoki | Wysoki | Mały |
| Częstość wymiany ciągadła | Mała | Mała | Mała | Duża |
| Koszt narzędzia w jednostce wyrobu | Niski | Niski | Bardzo niski | Wysoki |
| Wydajność z jednego ciągadła | Duża | Duża | Bardzo duża | Mała |
| Prędkość ciągnięcia | Duża | Duża | Duża | Mała |
| Ilość regeneracji | Mała | Mała | Duża | Duża |
| Ekonomiczny i techniczny zakres stosowania | 0,010mm-0,5mm | 0,010mm-0,5mm | 0,050- 30mm | 0,150- 100mm |
| Anizotropia | Tak | Tak | Nie | Nie |
Poniżej porównanie wydajności ciągadeł PCD, SCD i TC przy ciągnieniu niektórych materiałów.
| Typ drutu | Zakres średnic mm | Zgniot jednostkowy % | Kąt stożka redukcyjnego | Długość kalibra % | Predkość ciągnienia m/min | Więcej X od TC | Więcej X od SCD |
| Miedz | 1,84-7,6 | 20-35 | 16-25 | 10-25 | 600-2500 | 200-500X | ——- |
| Miedz | 0,05-2,05 | 18-21 | 16-20 | 10-25 | 600-3300 | ——– | 5-15X |
| Aluminium | 1,84-7,60 | 18-30 | 16-25 | 10-25 | 600-1500 | 100-200X | ——- |
| Aluminium | 0,20-2,05 | 15-21 | 16-20 | 10-25 | 600-2000 | ——— | 3-5X |
| Nikiel 200 | 0,33-1,65 | 20-30 | 16-20 | 15-30 | 200-500 | ——— | 6-10X |
| Wolfram | 0,12-0,62 | 18-22 | 12-16 | 20-40 | 30-80 | ——— | 3-6X |
| Molibden | 0,12-1,02 | 18-22 | 12-16 | 20-40 | 30-80 | 50-80X | 3-6X |
| Stal wysokowęglowa | 0,24-1,05 | 15-20 | 10-14 | 20-40 | 400-800 | 30-50X | ——— |
| Stal niskowęglowa | 0,88-2,10 | 18-21 | 8-14 | 20-40 | 400-800 | 30-70X | ——— |
| Ni-Cr-Fe | 0,20-1,20 | 18-26 | 10-14 | 20-40 | 200-600 | 30-50X | 4-5X |
| Stal 316 | 0,18-1,60 | 18-21 | 10-14 | 20-40 | 200-600 | 10-20X | 4-8X |
| Stal 302 | 0,24-1,60 | 18-21 | 10-14 | 20-40 | 200-600 | 8-15X | 2-4X |
| Kord | 0,17-0,40 | 18-21 | 10-16 | 20-40 | 600-1000 | 10-30X | ——– |
PCD- diament syntetyczny spiekany, SCD- diament monokrystaliczny, TC- węglik wolframu
ZASADY DOBORU CIĄGADEŁ DIAMENTOWYCH DO PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH PRODUKCJI DRUTU.
Zasadą doboru ciągadeł do danego procesu technologicznego jest maksymalne wykorzystanie zalet technicznych nowego materiału w połączeniu z parametrami ekonomicznymi.
Ciagadła z diamentu monokrystalicznego stosuje się najczęściej do:
– drutów, w których wymagana jest bardzo wysoka jakość powierzchni końcowej,
– drutów z metali kolorowych (miedż, brąz, aluminium)
– drutów z metali drogocennych (złoto, platyna, rod, srebro)
– drutów z metali trudnociągliwych (wolfram, molibden),
– drutów ze stali nierdzewnej i kwasoodpornej (303, 304, 316),
– drutów niklowych i ze stali węglowej.[De Beers]
- Z reguły ciągadła z diamentu monokrystalicznego stosuje się jako ciągadła końcowe stabilizujące jakość powierzchni drutu. Wyjątkiem są druty sprężynowe, gdzie z uwagi na ogromne znaczenie karbów i wszelkich nieciągłości powierzchni drutu ciągadła te stosuje się w maksymalnym zakresie.
- Ciągadła z diamentu monokrystalicznego maja duży współczynnik przewodnictwa cieplnego i doskonale nadają się do ciągnięcia wolframu na gorąco,
- Z uwagi, że cena ciągadła rośnie gwałtownie wraz z wielkością kryształu, ciągadła te stosuje się z reguły do średnicy 0,4mm.
- Monokryształ diamentu jest izolatorem, nie może być zatem obrabiany na EDM,
- Należy pamiętać o mniejszej wydajności ciągadeł monokrystalicznych od ciągadeł z PCD.
Ciągadła z diamentu polikrystalicznego bez pierścienia.
Diament syntetyczny polikrystaliczny dzięki swojej budowie ma jednakowe właściwości we wszystkich kierunkach ( brak jest kierunków twardych i miękkich).
Ciągadła z diamentu polikrystalicznego termostabilnego:
- diament nie zawiera metalicznego katalizatora,
- diament może być oprawiany w wysokiej temperaturze do 1100 C,
- ciągadło może być użyte do procesu przebiegającego w wysokiej temperaturze,
- nie przewodzi prądu, czyli może być obrabiane laserem, ultradżwiekami lub mechanicznie,
- wkładki są dostarczane w wielkościach od D6 do D18, czyli maksymalna średnica ciągnionego drutu miedzianego 3mm
- Może być dostarczony z ziarnem:
- Nano- ziarno 40 do 100nm
- U (ultrafine, ultradrobne 1um)- zapewniają wysoką jakość powierzchni lecz krótszą żywotność,
- F (Fine, drobne 3-5 mikrona) – zapewniającą akceptowalną jakość powierzchni drutu i dużą żywotność;
Proponowane do ciągnięcia drutów z:
- metali kolorowych
- stali wysokowęglowej, niskowęglowej, nierdzewnej
- kordu (preferowna wkładka o ziarnie U –ultrafine)- dla małych średnic,
- do ciągnięcia na gorąco wolframu i molibdenu- dla małych średnic,
Ciągadła z diamentu polikrystalicznego nietermostabilnego:
- diament zawiera cząsteczki katalizatora metalicznego (kobalt), jego struktura jest stabilna do temp 650 C,
- wkładka przewodzi prąd elektryczny, może być obrabiana na EDM,
- wkładki mogą być dostarczane w całym spektrum ziarna i wielkości od D4 do D30, z uwagi jednak na sposób oprawiania wątpliwe jest używanie wkładek powyżej wielkości D18,
- użycie tak jak w punkcie 8.2.1 poza pracą w wysokich temperaturach.
Ciągadła z diamentu polikrystalicznego w pierścieniu.
Ciągadła z diamentu polikrystalicznego w pierścieniu z węglika:
- diament zawiera w swojej strukturze cząsteczki katalizatora metalicznego (kobalt), jego struktura jest stabilna do temp 650-700 C (uwaga na oprawianie i temperaturę pracy)
- wkładka ciągadłowa przewodzi prąd elektryczny, czyli może być obrabiana na obrabiarkach EDM, jak również laserem, ultradzwiękami lub metodami mechanicznymi.
- dzięki pierścieniowi z węglika spiekanego ciągadło dobrze znosi duże obciążenia radialne, dobrze daje sobie radę przy ciągnięciu drutów o dużej twardości, w procesach o dużym zgniocie jednostkowym oraz przy ciagnieciu dużych srednic ( np. 28 mm),
ZASADY PRACY Z CIĄGADŁAMI DIAMENTOWYMI.
- Nie należy przekraczać maksymalnych średnic rekomendowanych przez producentów wkładek dla danej wielkości wkładki, gdyż nie da się zbudować pełnej geometrii ciągadła.
- Maksymalna średnica dla drutów twardych stalowych nie powinna przekraczać 65% średnicy rekomendowanej dla danej wielkości wkładki gdyż grozi to zniszczeniem narzędzia.
- Ciągadło powinno być poddane procesowi przepolerowania już w momencie stwierdzenia zmatowienia w miejscu styku materiału z ciągadłem na stożku roboczym, pozwoli to na wydłużenie czasu pracy ciągadła; dopuszczanie do powstawania głębokiego pierścienia zgniotowego prowadzi do konieczności dużej zmiany średnicy podczas regeneracji lub do pęknięcia ciągadła,
- Należy stale filtrować emulsję smarującą w ciągarce i kontrolować jej skład a przedłuży sie znacznie żywotność ciągadeł i zapewni wysoką jakość powierzchni drutu,
- Przy ciągnięciu drutu z dużymi prędkościami należy zmniejszyć długość kalibra,
- Ciągadła z wkładkami drobnoziarnistymi proponuje się używać do ciągnięcia na gotowo gdy ważna jest jakość powierzchni drutu oraz przy ciągnięciu drutów stalowych i pokrywanych (np. druty spawalnicze)
- Ciągadła z wkładkami gruboziarnistymi proponuje się stosować do ciągnięcia dużych średnic drutów kolorowych, pozwoli to uzyskać dużą wydajność z jednego ciągadła,
- W procesie ciągnięcia wolframu i molibdenu na gorąco atmosfera redukcyjna w strefie pracy ciągadła zminimalizuje efekt utleniania diamentu i zwiększy jego żywotność,
PODSUMOWANIE.
1. Diament zastosowany do produkcji ciągadeł stworzył nowe możliwości oraz rozwiązał wiele problemów technologicznych w procesie ciągnienia drutów między innymi:
- Możliwa stała się produkcja cienkich i supercienkich drutów właściwie ze wszystkich metali w tym z wolframu i molibdenu- również na gorąco,
- Uzyskano wysoką jakość powierzchni drutu,
- Wysoka odporność na ścieranie umożliwiła otrzymywanie bardzo długich odcinków drutu mieszczących się w zadanej tolerancji, wpływa to zdecydowanie na poprawę jakości wyrobów oraz wzrost wydajności poprzez zdecydowane skrócenie czasów związanych z wymianą ciągadeł (proszę sobie wyobrazić częstość i czas wymiany ciągadeł węglikowych w maszynie wielobiegowej do miedzi o 320 ciągadłach,
- Kilkukrotnie zwiększono prędkość ciągnienia bez pogorszenia własności wyrobu,
- Zmniejszyły się znacznie koszty jednostkowe ciągadła w jednostce wyrobu,
2. Różnorodność materiału diamentowego o różnych właściwościach pozwala dobierać go do konkretnych zastosowań.
3. Materiał diamentowy ma też swoje ograniczenia (np. maksymalna temperatura pracy do 1000 C w atmosferze nieutleniającej) oraz wady (np. niejednorodność właściwości diamentu monokrystalicznego w zależności od kierunków krystalograficznych), ich znajomość pozwala ustrzec się wielu błędów.
4. Dopóki rynek będzie potrzebował wyrobu zwanego drutem i jak długo nie zmieni się technologia jego produkcji to narzędzia zwane ciągadłami dalej będą niezbędne choć diament zostanie może zastąpiony nowymi rodzajami materiałów. Obecnie jest to dalej najlepszy materiał do produkcji ciągadeł
Przejżyj naszą ofertę ciągadeł do drutu