Матчасть

Филье́ра (фр.  filière от fil – волокно, нить, проволока) — твердосплавный инструмент из высокопрочного материала с коническим отверстием различной формы и геометрии.

Фильерами принято считать:

  1. Фильерные доски, которые применяются в ювелирных мастерских. Это закалённая металлическая плита с твердосплавными вставками. Вставки расположены по уменьшению диаметра от большей к меньшей. Протяжка проволоки выполняется в ручную.
  2. Деталь экструдера для формирования химических волокон или непрерывного литья пластмасс (например, пластикового оконного профиля и пластиковых панелей). Обычно выполняется из высокопрочных нержавеющих сталей и твёрдых сплавов, обладающих адгезионной и коррозийной устойчивостью (например, никеливых или платино-родиевых).
  3. Фильера твердосплавная (волока) — рабочий орган волочильных станов (фильера, фильерная/волочильная доска, циайзен) — волока с одним волочильным глазком. Обычно выполняется из высокопрочных сталей и твёрдых сплавов. Фильеру для получения тонкой и тончайшей проволоки изготовляют из алмазных кристаллов, кристаллов сапфира или искусственных алмазов.
  4. Формующий элемент плёночного или пищевого экструдера.
  5. Фильера правильно-отрезных станков – твердосплавный инструмент для выравнивания проволоки при прохождении через него.
  6. Фильера машин сварки кладочной сетки.
  7. Фильера для производства макарон

Твердосплавная фильера она же волока — это инструмент, через который протягиваю проволоку при производстве. При прохождении через волоку, проволока становится тоньше и вытягивается. Единичные обжатия в твердосплавной фильере до 30 % и зависит от технологического процесса.  Твердосплавные фильеры бывают разного наружного диаметра.

Геометрия фильер является определяющим фактором в процессе волочения, для получения постоянной и равномерной холодной деформации. Только в этом случае проволока после волочения имеет хорошие пластические свойства.

Также фильеры применяются для выравнивания проволоки в правильно-отрезных станках. В этом случае внутренняя геометрия отличается от фильер для производства проволоки.

 

Что такое волочильный инструмент в производстве проволоки?

Волока – это инструмент с воронкообразным отверстием (каналом) определенной формы. Через это внутреннее отверстие протягивается обрабатываемый материал (проволока, пру­ток, труба).

Для изготовления волок (фильеров) для волочения проволоки, применяют твердые сплавы, технические алмазы и инструментальные стали. Качество волок во многом определяет экономические пока­затели процесса волочения и свойства получаемой прово­локи. Применение высоких скоростей волочения целесообразно только если обеспечена высокая стойкость волок.

В процессе производства проволоки на волоку воздействуют значительные нагрузки, так как в ее рабочем канале под действием силы волочения и сопротивления стенок волоки происходит пла­стическая деформация металла. Часть профиля волоки, контактирующей с протягиваемым металлом, под­вергается износу вследствие действия значительных сил трения. Основными показателями качества воло­чильного инструмента, в процессе эксплуа­тации, являются стойкость фильер от истирания и раскола, и величина силы волочения.

Стойкость волок оценивается коли­чеством протянутой проволоки до выхода  из строя волочильного инструмента, а стойкость волок до износа — количеством продук­ции на единицу износа внутреннего канала, например на микрон изно­са.

 

Показатели влияющие на высокую стойкость волочильного инструмента и снижение величины усилия волочения:

  • Правильная внутренняя геометрия канала волоки, в зависимости от назначения проволоки;
  • Качественная полировка канала волоки;
  • Правильно подобранный маршрут волочения проволоки;
  • Смазочные материалы.

 

По конструктивным особенностям волоки могут быть монолитными и составными. Составные волоки состоят из  нескольких сопряженных частей и применяются ред­ко— лишь для волочения проволоки толстых сечений. В ос­новном используют монолитные волоки, состо­ящие из сплошного материала. Стальные волоки не нашли широкого применения, их используют иногда только при волочении проволоки из мягких пластич­ных металлов и при калибровке прутков.

 

А Вы знаете, как изготавливается твердосплавная заготовка для волок?

Спечённые твёрдые сплавы состоят из металлоподобного соединения, цементированного металлом или сплавом. Их основой чаще всего являются карбиды вольфрама или титана, сложные карбиды вольфрама и титана. В качестве матрицы для удержания зерен твердого материала в изделии применяют так называемую «связку» — металл или сплав. Обычно в качестве «связки» используют кобальт.

Получение твердых сплавов методом порошковой металлургии состоит из следующих последовательных операций:

  • Получение порошков карбидов вольфрама и кобальта методом восстановления их окислов.
  • Измельчение и перемешивание порошков карбидов вольфрама и кобальта в смесителях (шаровых мельницах) до фракции 1-2 микрон
  • Просеивание и дальнейшее измельчение при необходимости.
  • Приготовление смеси порошка в соответствии изготавливаемого сплава.
  • Добавления клея и прессование в специальных пресс-формах, соответствующих форме и размерам изделия, на гидравлических или механических прессах.
  • Сушка спрессованных изделий при температуре 80-130°С.
  • Спекание заготовок при 1400-1500°С в среде водорода. Кобальт плавится и смачивает порошки карбидов, при охлаждении кобальт кристаллизуется, соединяя между собой частицы карбидов. Клей сгорает при 800-850 °С.
  • Спечённые заготовки твердосплавных изделий при необходимости подвергаются механической обработке алмазным инструментом. На поверхности некоторых видов изделий наносится износостойкое покрытие для повышения режущих свойств.

Для изготовления волок заготовок применяют порошки карбида вольфрама, сцементированные кобальтом. В табл. приведены состав и свойства твердых сплавов, используе­мых для изготовления волок.

 

Таблица 1. Состав и свойства твердосплавных волок

Марка сплава

Карбид вольфрама, % Со, % σв(изг), Н/мм2, не менее γ, г/см3 НРС

не менее

ВК3

97

3 980 14,9—15,3

89

ВК6

94 6 1180 14,6—15,0

88

ВК8

92 8 1270 14,35

87,5

ВК10 90 10 14,25

87

 

Сплав ВКЗ обладает наиболь­шей износостойкостью при высокой прочности.

Волоки из сплава ВК3 применяются при мокром волочении тонкой проволоки. Так же внутренняя геометрия волоки отличается от волок для сухого волочения.

 Сплав ВК6 обладает меньшей износостойкостью, чем ВК3, но обладает более высокой прочностью и сопротивляемостью вы­крашиванию. Рекомендуют для проволоки диа­метром более 0,6 мм.

Сплавы ВК10 с более высоким содержани­ем кобальта применяются для особо толстой проволоки и прутков.

 

Иногда в твердый сплав вводят карбиды титана. При такой технологии уменьшается прилипание к поверхности стали и ту­гоплавких металлов (вольфрама и молибдена). Кроме то­го, уменьшается коэффициент трения в области высоких температур. Это позволяет использовать волоки из таких сплавов при горячем и скоростном волочении; добавки ти­тана повышают также стойкость волок на износ.

В зависимости от диаметра производимой проволоки, для изготовления волок применяют различные по размерам и массе твердосплавные заготовки. В табл. 2 приведена зависимость заготовок от диаметра производимой проволоки. Для волок фасонного сечения также применяют твердосплавные заготовки.

Заводы-поставщики выпускают заготовки в необработанном виде. Чистовую обработку канала волок осуществляют в фильерных мастерских.

Размеры и форма канала волоки зависят от свойств протягиваемого металла, величины обжатий качества смазки и других условий волочения.

 

Таблица 2. Зависимость размера и массы заготовок волок из твердых сплавов.

 

| Форма |

Размер заготов­ки, мм Ориенти­ровочная масса, г Размер отверстия, мм

Высота зоны, мм

 

 

диаметр

высо­та  

 

 

 

кониче­ской цилиндри­ческой

выходной

3

6,0—8,0 4—5 1,5—3,0 0,1—0,4 0,6—0,8 1,0

4

8,0 5,0 3,5 0,6—1,3 1,3—2,1 0,2—0,4 1,0—1,5
5 8,5 7,0 5,5 0,2—1,5 1,2—2,6 0,2—0,5

1,3—2,1

6

11,0 10,0 13,0 0,5—2,3 2,0—5,5 0,3—0,6 1,5—3,0

7

13,0 10,0 18,0 0,3—0,5 2,0 0,3

1,5

8 16,0 14,0 38,0 0,8—3,8 2,5—8,5 0,3—0,7

2,0—4,7

9

16,0 14,0 38,0 0,8—4,7 2,5—9,5 0,3—0,8 2,0
10 22,0 18,0 92,0 1,5—6,2 3,2—8,0 1,0—1,2

3,0—5,6

11 22,0 18,0 92,0 2,3—6,2 8,0—11,0 1,0—1,2

3,0

12 30,0 20,0 200,0 4,2—12,0 7,5—10,0 0,8—3,0

2,5—4,5

 

Из каких элементов состоит внутренний канал волоки?

В зависимости от того, какую проволоку собираемся тянуть, внутренняя геометрия может существенно отличаться.

Чертёж волоки твердосплавный
Чертёж волоки твердосплавной

На рис. 1 изоб­ражены каналы волок с указанием их отдельных элементов.

Рассмотрим каждый из этих элемен­тов.

  1. Входная зона (распушка). Служит направляющим каналом для заправки проволоки в волоку и предотвращает царапание проволоки на входе. Эту зону, радиальной формы, приданную ей при изго­товлении заготовки, чис­товой обработке не под­вергают.
  2. Смазочная зона.Угол конуса смазочной зоны 40—60 °. Обеспечивает подачу смазки в последующую зону.
  3. Рабочая зона. Эта зона является основной частью канала волоки, так как в ней непосред­ственно осуществляется деформация проволоки. Как правило она имеет ко­ническую форму. Угол рабочего конуса тем меньше, чем прочнее протягиваемая проволока и чем тоньше её диаметр. При волочении проволоки тонких диаметров из высокоуглеродистой стали, угол конуса рабочей зоны составляет 6—8°, а проволоки средних размеров 8—12°.
  4. Калибрующий поясок.
  5. Выходная распушка.
  6. Волока.
  7. Обойма.

Основная часть канала волоки – это рабочая часть (3), так как в ней происходит деформация проволоки. Чаще всего она имеет ко­ническую форму. Чем прочнее протягиваемый металл, тем меньше угол рабочего конуса. При протяжке проволоки тонких диаметров из высокоуглеродистой стали угол конуса рабочей зоны составляет 6—8°, а для проволоки средних размеров 8—12°.

 

Таблица 3. Зависимость углов рабочей зоны волок от диаметра производимой проволоки.

 

Угол рабочего конуса, град

Диаметр прово­локи, мм

Обжатия, % Отношение высоты калибрующей зоны к диаметру, % сухая смазка

жидкая смазка

0,2—0,5

0,6—1,0

1,2—2,0

2,2—3,0

3,2—5,0

5,0

12—24

14—26

16—27

18—29

20—30

22—35

100

100

80

80

65—50

20—50

6—8

8—10

10—12

12—14

14—16

16—20

8—10

10—12

12—14

 

В табл. 3 указана зависимость углов волоки от диаметра производимой проволоки.

 

11 секретов по производству качественных волок от самых опытных фильеровщиков

 

  1. Угол рабочей зоны твердосплавных волок 12—16° для производства проволоки из низкоуглеродистой стали.
  2. Для волоче­ния цветных металлов применяется радиальная форма рабочей зоны (радиальная волока).
  3. Длина рабочей зоны от 0,5 до 1,0 диаметра калибрующей зоны твердосплавной фильеры или определяетсяконтактирующей с проволокой частью про­филя.
  4. Наилучшее поступление смазки в очаг де­формации обеспечивается в волоках с удлиненной внеконтактной частью рабочей зоны. Такие волоки обладают повышенной стойкостью.
  5. Финишная полировка алмазными пастами внеконтактной части рабочей зоны твердосплавнойфильеры до зеркальногоблеска. Это обеспечит хорошее скольжение при волочении, увеличивает количество подаваемой смазки, на контактную поверхность, и повышает эксплуатационную стойкость волок по сравнению с твердосплавнымифильерами, у которых рабочая зона отработана только порошками карбида бора.
  6. В калибрующей зоне волоки происходит окончательное формирование профиля проволоки. Длина этой зоны зависит от твёрдости протягиваемой проволоки. Чем прочнее проволока, тем больше калибрующий поясок.
  7. Чрезмерно большой длины калибрующий поясок, увеличивает усилие волочения.
  8. Длина калибрующей зоны при волочении низкоуглеродистой проволоки,как правило 0,2—0,65 от диаметра проволоки; для высокоуглеродистой проволоки и высокопрочных спла­вов она составляет от 0,6 до 1,0 от диаметра.
  9. Выходная зона важна для устранения возмож­ного задира проволоки о края канала волоки.
  10. Угол выходной распушки около 60°.
  11. Важно! Переходы между зонами канала твердосплавной волоки выполнять плавно, без резких углов.

 

Это только часть деталей на которые стоит обращать внимание при заказе твердосплавных волок.

У нас всегда можно заказать перешлифовку твердосплавных волок или купить уже готовые фильеры для волочения проволоки из наших заготовок.

 

Рассмотренные формы канала волочильных фильер чаще всего применяются при волочении стальной проволоки. На практике встречаются волоки, профиль канала которых претерпел значительные упрощения. Совмещаются в один вытянутый конус входная, смазочная и рабочая зоны. Бывает, что из профиля канала твердосплавной во­локи исключена цилиндрическая зона.

Особое влияние на эксплуатацию и стойкость твердосплавных фильер оказывает ка­чество обработки их канала. Качественное шлифование и полирование твердосплавных вставок, уменьшает силу волочения и повышает изно­состойкость.

Стойкость фильеры возрастает в несколько раз, если рабочий канал волоки качественно отполирован. Полировка фильер выполняется с применением специальных алмазных паст, разной зернистости.