Рисование – это производственный процесс, в котором используются силы растяжения для удлинения металла , стекла или пластика . По мере вытягивания материала (вытягивания) он растягивается и становится тоньше, достигая желаемой формы и толщины. Чертеж подразделяется на два типа: волочение листового металла и волочение проволоки , прутка и трубы . Чертеж листового металла определяется как пластическая деформация по изогнутой оси. При волочении проволоки, прутков и труб исходную заготовку протягивают через матрицу, чтобы уменьшить ее диаметр и увеличить длину. Рисование обычно выполняется при комнатной температуре, поэтому его классифицируют как процесс холодной обработки ; однако волочение также может выполняться при более высоких температурах для горячей обработки больших проволок, стержней или полых трубок, чтобы уменьшить силы. [1] [2]
Вытягивание отличается от прокатки тем, что давление не создается за счет вращательного действия мельницы, а вместо этого зависит от силы, приложенной локально вблизи области сжатия . Это означает, что максимальная сила волочения ограничена прочностью материала на разрыв, что особенно очевидно при волочении тонкой проволоки. [3]
Отправной точкой холодного волочения является горячекатаный прокат подходящего размера.
Успешный рисунок зависит от струи и растяжения материала. Стали, медные сплавы и алюминиевые сплавы обычно представляют собой тянутые металлы. [4]
При волочении листового металла, когда матрица формирует форму из плоского листа металла («заготовка»), материал вынужден двигаться и соответствовать матрице. Поток материала контролируется посредством давления, прикладываемого к заготовке, и смазки, наносимой на матрицу или заготовку. Если форма будет двигаться слишком легко, на детали возникнут складки. Чтобы исправить это, к заготовке применяется большее давление или меньше смазки, чтобы ограничить поток материала и заставить материал растягиваться или утончаться. Если приложить слишком большое давление, деталь станет слишком тонкой и сломается. Для волочения металла необходимо найти правильный баланс между морщинами и разрывами, чтобы получить успешную деталь.
Чертеж листового металла становится глубоким , когда длина заготовки превышает ее диаметр. Обычно заготовку также обрабатывают с использованием других процессов формования, таких как прошивка , глажение , вырубка , прокатка и бисероплетение . При мелкой вытяжке глубина вытяжки меньше наименьшего размера отверстия.
Волочение прутков, труб и проволоки работает по одному и тому же принципу: исходный материал протягивается через матрицу, чтобы уменьшить его диаметр и увеличить длину. Обычно матрица устанавливается на волочильном столе . Начальный конец заготовки сужается или заостряется, чтобы конец прошел через матрицу. Затем конец помещается в захваты, которые протягивают остальную часть заготовки через матрицу. [1]
Чертеж также можно использовать для холодной формовки фигурного сечения. Холоднотянутые поперечные сечения более точны и имеют лучшее качество поверхности, чем детали, полученные горячей экструзией. Недорогие материалы можно использовать вместо дорогих сплавов по требованиям прочности за счет наклепа . [5] Натянутые стержни или стержни нельзя свертывать в бухту; поэтому используются волочильные станы с прямой тягой. Цепные приводы используются для волочения заготовок на высоту до 30 м (98 футов). Гидравлические цилиндры используются для заготовок меньшей длины. [1] Уменьшение площади обычно ограничивается от 20% до 50%, поскольку большее уменьшение превысит предел прочности материала на разрыв, в зависимости от его пластичности . Для достижения определенного размера или формы могут потребоваться несколько проходов через штампы все меньшего размера и промежуточные отжиги . [6] Рисование трубы очень похоже на рисование стержня, за исключением того, что исходным материалом является труба. Он используется для уменьшения диаметра, улучшения качества поверхности и точности размеров. Оправка может использоваться или не использоваться в зависимости от конкретного используемого процесса. Плавающая пробка также может быть вставлена во внутренний диаметр трубки для контроля толщины стенки. Волочение проволоки уже давно используется для производства гибкой металлической проволоки путем протягивания материала через ряд матриц уменьшающегося размера. Эти штампы изготавливаются из различных материалов, наиболее распространенными из которых являются карбид вольфрама и алмаз .
Процесс холодного волочения стальных прутков и проволоки выглядит следующим образом:
Подобные процессы вытяжки применяются при выдувании стекла и производстве стеклянного оптического волокна . [7]
Рисование пластика, иногда называемое холодным волочением , представляет собой тот же процесс, который используется для металлических стержней, применяемых к пластику. [8] Пластиковое волочение в основном используется при производстве пластиковых волокон . Этот процесс был открыт Джулианом В. Хиллом в 1930 году, когда он пытался производить волокна из раннего полиэстера . [9]
Это выполняется после того, как материал «скручен» в нити; путем экструзии расплава полимера через поры фильеры . Во время этого процесса отдельные полимерные цепи имеют тенденцию к некоторому выравниванию из-за вязкого течения . Эти нити по-прежнему имеют аморфную структуру, поэтому их вытягивают для дальнейшего выравнивания волокон, тем самым увеличивая кристалличность , прочность на разрыв и жесткость . Это делается на твистерной машине. [9] [10] В случае нейлона волокно растягивается в четыре раза по сравнению с длиной прядения. Кристаллы, образующиеся при вытяжке, скрепляются водородными связями между амидными атомами водорода одной цепи и карбонильными атомами кислорода другой цепи. [10] Лист полиэтилентерефталата (ПЭТ) вытягивают в двух измерениях для изготовления BoPET (двуосноориентированного полиэтилентерефталата) с улучшенными механическими свойствами.