Анализ технологии и проектирование режимов обработки для получения ювелирных цепей из сплавов драгоценных металлов
Ю.
Д. ДитковскаяБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Дитковская
Ю.
Д. Анализ технологии и проектирование режимов обработки для получения ювелирных цепей из сплавов драгоценных металлов // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – Т. 20. – С.
3306–3310. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/54925.htm.
Аннотация. В статье приведены результаты анализа существующей технологии изготовления проволоки для ювелирных цепей с помощью разработанной системы автоматизированного проектирования. Предложены технологические режимы обработки для новых сплавов драгоценных металлов, прошедшие опытно-промышленную апробацию и позволившие повысить эффективность производства ювелирных изделий.
Ключевые слова:
системы автоматизированного проектирования, волочение, проволока, деформация, технологические процессы, ювелирные цепи, сплавы драгоценных металлов, сортовая прокатка
Текст статьи
Дитковская Юлия Дмитриевна,магистрант второго года обучения,ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», г. КрасноярскYuliaNomenNescio@bk.ru
Анализтехнологиии проектирование режимовобработки для полученияювелирных цепей из сплавов драгоценных металлов
Аннотация.В статье приведены результаты анализасуществующей технологии изготовленияпроволокидля ювелирных цепейс помощью разработанной системы автоматизированного проектирования. Предложены технологические режимы обработки для новых сплавовдрагоценных металлов,прошедшиеопытнопромышленнуюапробацию и позволившие повысить эффективность производства ювелирных изделий.Ключевые слова:системы автоматизированного проектирования,технологическиепроцессы, ювелирныецепи, проволока, сплавыдрагоценных металлов, сортовая прокатка, волочение, деформация.
В обработке металлов давлением традиционно используются методы математического, физического моделирования и статистической обработки данных. Автоматизация с помощью специализированного программного обеспечения повышает точность и эффективность трудоемких расчетов многопереходных процессов, таких как прокатка и волочение, что актуально для проектирования этих технологий.
В России направление разработки систем автоматизированного проектирования (САПР)для подобных расчетовначало активно развиваться в конце XX века. Однако, как показал анализ научнотехнической литературы, в силу исторически сложившихся социальноэкономических причин и назначения продукции подобные разработки велись изначально в основном для черной металлургии и производства прессованных алюминиевых профилей. Поэтому методики, составляющиеоснову алгоритмов этих программ, непригодны для проектирования технологических режимов холодной деформации цветных металлови их сплавов и требуют доработки и промышленной апробации. В связи с этим учеными кафедры обработки металлов давлением Института цветных металлов и материаловедения Сибирского федерального университета (ИЦМиМ СФУ) были созданы методикии программное обеспечение для расчетаформоизменения и энергосиловых параметров холодной сортовой прокатки[1]и волочения[2]цветных металлов и их сплавов. На основе этих разработок создана САПР“PROVOL”, позволяющаяанализировать существующие и проектировать новыетехнологические режимы деформации металла, в том числе и для производстваювелирных изделий[3].Данное программное обеспечение позволяет не только проводить многовариационные технологические расчеты и проектировать калибрыпри сортовой прокатке, нои построить 3Dмодель валкового инструмента, смоделировать его обработку и подготовить в автоматизированном режиме программный код для его изготовленияна станке с ЧПУ [4].
Особенностью данной разработки является адаптация САПР к производственным условиям ОАО «Красноярский завод цветных металлов им. В.Н.Гулидова»(ОАО «Красцветмет»)для анализа и проектирования сортовой прокатки прутков всистеме восьмигранных калибров и многократного волочения проволоки со скольжением,применяемыхна предприятиипри изготовлении различных видов ювелирных цепей из сплавов драгоценных металлов(рисунок 1).
а
б в
г д
еРисунок 1 –Виды ювелирных цепей, производимые на ОАО «Красцветмет»: а «снейк»; б «корда»; в «love’s»; г «ромб тройной»; д «китайский шнур»; е «гурмета»
Следует отметить, что потребность в таких ювелирных изделиях постоянно растет, а их качество напрямую зависит от свойств применяемых сплавов драгоценных металлов и технологических возможностей изготовления проволоки для цепевязания. В последние годы учеными ИЦМиМ СФУ запатентовали сплавы на основе золота [5] (сплав 1), серебра [6] (сплав 2) и палладия [7] (сплав 3), имеющие повышенные механические и эксплуатационные свойства, а также,в отличие от применяющихся на практике,не являющиеся аллергенными для человека.В соответствии с технологией ключевыми операциями при изготовлении проволоки для цепей являются непрерывное литье, сортовая прокатка и волочение. Заготовкидиаметром 810ммпрокатывают с промежуточными отжигами в три этапа(28 переходов) на стане “Famor TL 12T”, и станах типа BILER, а затем подвергаютхолодному волочению на стане типа 10NFS COMEVI до полученияпроволокидиаметром0,25–0,35мм. На первом этапе исследований проводили анализ существующих режимов обработки для выбранных сплавов с учетом имеющегося оборудования и маршрутов прокатки и волочения.
На рисунке 2 представлен пример расчета параметров прокаткидля первого этапа прокатки с помощью программы “PROVOL”для выбранных сплавов драгоценных металлов, а втаблице 1
результаты расчета деформационных режимов и энергосиловых затрат (усилие Pп и момент прокаткиМп). Анализ полученных данных показал, что распределение деформации по проходам для принятого режима обработки весьма неравномерно, что неблагоприятно сказывается на обработке металла, ведет к повышению энергосиловой загрузки оборудования и появлению трещин на раскате. При этом в конце первого и второго этапов прокатки коэффициенты вытяжки растут, что не учитывает упрочнение металла при холодной деформации (рисунок 3, а).Таблица 1Деформационные режимы и энергосиловыепараметрыхолодной сортовой прокатки драгоценных металлов№ калибраКоэффициент вытяжки λiСтепень деформации εед,%Сплав 1Сплав 2Сплав 3σ, МПаPп, кНМп, кНмσ, МПаPп, кНМп, кНмσ, МПаPп, кНМп, кНм11,3626,7264,138,20,62377,955,70,98293,441,50,7621,065,5314,740,80,01408,253,40,02382,249,10,0231,087,8323,841,40,22416,853,00,32397,051,10,3041,098,5344,839,30,16439,350,00,22430,349,20,2251,1815,5371,736,60,25473,246,70,35471,046,50,3561,2016,8396,233,50,15510,843,10,21505,842,70,2171,1815,0415,131,50,19545,141,40,28530,740,30,2781,119,6426,930,00,06569,240,10,09545,138,40,0891,2016,6436,727,70,17592,037,60,25556,335,30,23101,1815,4447,325,60,09618,535,40,14567,632,50,13111,1311,3454,524,70,12638,134,60,18574,731,30,16121,2117,2460,422,60,08655,632,10,13580,128,50,11131,1412,6417,416,90,09568,624,20,13526,820,50,11141,119,7378,612,30,02482,516,90,03481,314,20,03151,1613,7395,313,10,06508,917,10,09504,615,80,09161,2117,5413,513,50,05542,117,20,06528,616,90,06171,1915,6429,313,90,07574,817,80,09547,917,70,09181,1614,0440,414,00,03601,018,10,05560,517,90,05191,1210,5447,914,10,05620,018,50,08568,318,10,08201,1815,5454,413,80,04638,018,40,05574,617,60,05211,2519,9417,416,60,08564,022,40,11528,520,50,10221,2520,1391,39,20,03503,312,00,04498,911,20,03231,1613,7413,215,20,05541,219,30,08528,319,10,08241,1311,4425,410,50,01566,213,30,02543,513,30,02251,1815,1435,916,10,06590,220,70,08555,520,50,08261,1613,4445,410,90,02613,514,20,02565,713,90,02271,2117,1453,516,40,06635,522,00,08573,721,00,08281,1916,2460,910,90,02657,015,00,03580,514,00,03
Характер распределения коэффициентов вытяжки по переходам волочения (рисунок 3, б)также неравномерный, а максимальное значение достигается в первом проходе, что приводит к увеличению напряжения волочения и возможности обрывов проволоки. Для сплавов, которые обрабатываются в настоящее время на ОАО «Красцветмет» и характеризуются повышенными пластическими свойствами, данные деформационные режимы применимы, так как не приводят к браку по указанным выше причинам. Однако обработка сплавов с повышенными прочностными характеристиками неизбежно приводит к его появлению, в том числе и в результате быстрого упрочнения металла. На рисунке 4приведены окна расчета формоизменения и энергосиловых параметров при волочении для выбранных сплавов. Анализ данных расчета показал, что наблюдается скачкообразное изменениекоэффициентов вытяжкипо проходам с достижением значений, близким к предельно допустимым.
Рисунок 2 –Окно программы для расчета параметров сортовой прокатки
а
бРисунок 3–Изменение деформационных параметров сортовой прокатки (а) и волочения (б) по проходам для исследуемых сплавовВ связи с этим были предложены усовершенствованные маршруты прокатки и волочения с более равномерным распределением коэффициентов вытяжки по проходам (таблицы 2 и 3). Это позволило не только сократить количество переходов при прокатке с 28 до 18 –20 в зависимости от обрабатываемого сплава, но и более рационального распределить энергосиловую загрузку оборудования (рисунок 5).
а
б
вРисунок 4–Окно программы для расчета параметровволоченияпроволоки из сплавов драгоценных металлов: а –сплав 1; б–сплав 2; в –сплав 3Новые режимы обработки металла учитывают энергосиловые ограничения и позволяют снизить вероятность возникновения брака. Кроме того, сокращение количества переходов, необходимых для получения прутка заданного диаметра, снижает затраты на производство и повышает его эффективность.
Таблица 2Предложенныережимыхолодной сортовой прокатки из новых сплавов драгоценных металлов№ калибраСплав 1Сплав 2Сплав 3λiσ, МПаPп, кНМп, кНмλiσ, МПаPп, кНМп, кНмλiσ, МПаPп, кНМп, кНм11,43278,837,00,611,45394,151,70,941,45319,441,90,7621,35361,236,60,241,43469,344,90,361,41463,244,80,3531,28395,433,00,251,38531,040,00,361,37517,139,50,3541,24420,030,20,131,33585,736,80,211,33551,135,10,2051,19435,528,40,171,29626,234,10,241,28569,031,50,2261,16445,626,30,071,25655,632,00,131,25579,128,70,1271,16453,024,70,131,23677,530,20,181,23585,326,40,1681,11458,523,70,031,20694,128,70,091,19589,224,70,0791,28255,417,70,101,28370,821,10,111,20267,010,50,06101,27323,820,30,121,26419,022,10,131,20363,313,40,04111,25368,921,30,081,24467,823,20,081,18427,615,00,08121,21398,121,60,111,21511,124,20,121,16471,015,80,03131,20417,921,40,061,19547,124,80,061,14499,516,20,07141,19432,3421,10,101,3372,415,90,071,36288,513,00,05151,29254,811,70,041,28423,917,30,081,34418,017,70,09161,28323,414,00,061,25475,318,70,051,28489,419,80,06171,26369,915,40,041,21519,119,90,081,26527,720,60,09181,25400,816,00,061,19554,420,70,031,18549,320,90,03191,22421,316,40,03
1,15561,220,90,07201,20433,716,50,05
Таблица 3Предложенныйрежимволочения проволоки из новых сплавов драгоценных металловНомер проходаДиаметр, ммВытяжкаСтепень деформации,%Сплав 1Сплав 2Сплав 3КоэффициентзапасаУсилие, НКоэффициентзапасаУсилие,НКоэффициентзапасаУсилие,Н11,021,4731,971,85305,981,51288,171,65266,2320,851,4531,031,56305,531,54231,251,51231,4630,711,4430,561,49243,911,53184,531,47177,2440,601,4129,081,53176,741,57138,771,53126,2550,511,3928,061,57127,371,61103,791,5790,2960,441,3525,931,6989,071,7274,771,6962,8970,371,3525,931,6966,871,7157,401,6947,1280,321,3425,371,7249,311,7443,061,7234,7090,281,3123,661,8435,441,8531,351,8424,92100,251,2520,002,1324,562,1321,922,1317,26
а
б
вРисунок 5–Изменение усилийпри прокатке по действующим (1) и предложенным(2) маршрутам для сплавов драгоценных металлов:
а –сплав 1; б –сплав 2; в –сплав 3
Перераспределение вытяжек по проходам при волочении проволоки позволило добиться более равномерного распределения деформации, при этом значения усилий волочения не превышают допустимых величин(рисунок 6). Кроме того, анализ показал, что предложенный режим обеспечивает повышенный коэффициент запаса, что свидетельствует о снижении риска образования брака в виде обрыва проволоки.
а
б
вРисунок 6–Изменение усилия при волочениипо действующим (1) и предложенным(2) маршрутам для сплавов драгоценных металлов:а –сплав 1; б –сплав 2; в –сплав 3
Промышленнаяапробацияпредложенных режимов обработки проводилась на ОАО «Красцветмет» и показала, что применениеих для изготовления цепей из новых сплавовпозволяет повыситьтехникоэкономические показатели производства, а также эксплуатационные характеристики ювелирных изделий. Так, например, полученные опытнопромышленные партии проволоки из нового сплава красного цвета 585 пробы (сплав1) были использованы для получения цепей типа «Снейк» из проволоки диаметром 0,25 мм. При этом было установлено, что при производстве ювелирных цепей из этого сплава выход годного возрос на 9,73%и составил 79,65%.Кроме того, металлографические исследования показали, что деформированные полуфабрикаты изнового сплава, полученные по предложенным маршрутам, обладают однородной волокнистой микроструктурой и равномерным распределением механических свойствпо длине и сечению изделия. Таким образом, применение разработанных программных средств для анализа и проектирования режимов обработки сплавов драгоценных металлов позволило создатьновые маршрутыволочения и сортовой прокаткидляразличныхсплавов на основе золота, серебра и палладия, позволяющие снизить трудоемкость производства, повыситькачество готовой продукции, увеличить выход годногои снизить процентбрака. Предложеннаятехнология получениядлинномерных деформированных полуфабрикатов для ювелирных цепей прошла промышленную апробацию в условиях ОАО «Красцветмет», результаты которой позволили сделать вывод о ее эффективности и рекомендовать к применению.
Ссылки на источники1.Расчет параметров формоизменения процесса холодной сортовой прокатки прутков из сплавов золота 585 пробы / Сидельников С. Б., Лебедева О. С., Столяров А. В., Гайлис Ю. Д., Феськов Е. В. // Международная научнопрактическая конференция «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития 2012». Выпуск 3. Том 9: сб. научных трудов. –Одесса: КУПРИЕНКО,2012. –С. 6469.2.Исследование технологии получения проволоки из сплавов на основе золота / С.Б.Сидельников, Н.Н.Довженко, В.С.Биронт и др. // Вестник МГТУим. Г.И.Носова,2010. №3. –С. 2627.3.Разработка подсистемы САПР технологических процессов производства ювелирных изделий/Сидельников С.Б., Довженко Н.Н., Гайлис Ю.Д., Лебедева О.С. // Известия МГТУ «МАМИ». Научный рецензируемый журнал. Серия 2. Технология машиностроения и материалы. –М., МГТУ «МАМИ», №2(16), 2013, т.2. –С. 216220.4.Гайлис Ю.Д. Проектирование технологии и моделирование инструмента для производства длинномерных ювелирных изделий / Ю.Д.Гайлис // Научный потенциал мира
2013: сборник материалов IX международной научнопрактической конференции. –София: «Бял ГРАДБГ» ООД, 2013. –С. 8690.5.Пат. №2391425 Российская Федерация, МПК С22С 5/02. Сплав на основе золота / Сидельников С.Б., Довженко Н.Н., Биронт В.С.[и др.]; заявители и патентообладатели ОАО «Красноярский завод цветных металлов им. В.Н.Гулидова» (ОАО «Красцветмет»), ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет». 2009105722/02; заявл.18.02.2009; опубл. 10.06.2010. Бюл. № 16. 4с.6.Пат. №2367553 Российская Федерация, МПК С22С 5/02. Припой на основе серебра / Довженко Н.Н., Сидельников С.Б., Биронт В.С. [и др.]; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет». 2008117562/02; заявл. 30.04.2008; опубл. 20.09.2009. Бюл. № 26. 5 с.7.Пат. №2352660 Российская Федерация, МПК С22С 5/02. Припой на основе серебра / Сидельников С.Б., Тихов И.В., Довженко Н.Н. [и др.]; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», ОАО «Красноярский завод цветных металлов им. В.Н.Гулидова» (ОАО «Красцветмет») 2007101010/02; заявл. 09.01.2007; опубл. 20.04.2009. Бюл. № 11. 8с.
YuliaD. Ditkovskayasecond year master student,Siberian Federal University, KrasnoyarskYuliaNomenNescio@bk.ruTechnology analysis and design of processing modes for production of precious metal alloys jewelry chains Abstract.The results of analysis of the existing wire production technologyfor jewelry chains developed using computeraided design system are presented in the article. Technological processing modes for new precious metal alloys, pilot production tested and improvedthe efficiency of jewelryproduction are proposed. Keywords: computeraided design systems, manufacturing processes, jewelry chains, wire, precious metal alloys, section rolling, drawing, deformation.
Анализтехнологиии проектирование режимовобработки для полученияювелирных цепей из сплавов драгоценных металлов
Аннотация.В статье приведены результаты анализасуществующей технологии изготовленияпроволокидля ювелирных цепейс помощью разработанной системы автоматизированного проектирования. Предложены технологические режимы обработки для новых сплавовдрагоценных металлов,прошедшиеопытнопромышленнуюапробацию и позволившие повысить эффективность производства ювелирных изделий.Ключевые слова:системы автоматизированного проектирования,технологическиепроцессы, ювелирныецепи, проволока, сплавыдрагоценных металлов, сортовая прокатка, волочение, деформация.
В обработке металлов давлением традиционно используются методы математического, физического моделирования и статистической обработки данных. Автоматизация с помощью специализированного программного обеспечения повышает точность и эффективность трудоемких расчетов многопереходных процессов, таких как прокатка и волочение, что актуально для проектирования этих технологий.
В России направление разработки систем автоматизированного проектирования (САПР)для подобных расчетовначало активно развиваться в конце XX века. Однако, как показал анализ научнотехнической литературы, в силу исторически сложившихся социальноэкономических причин и назначения продукции подобные разработки велись изначально в основном для черной металлургии и производства прессованных алюминиевых профилей. Поэтому методики, составляющиеоснову алгоритмов этих программ, непригодны для проектирования технологических режимов холодной деформации цветных металлови их сплавов и требуют доработки и промышленной апробации. В связи с этим учеными кафедры обработки металлов давлением Института цветных металлов и материаловедения Сибирского федерального университета (ИЦМиМ СФУ) были созданы методикии программное обеспечение для расчетаформоизменения и энергосиловых параметров холодной сортовой прокатки[1]и волочения[2]цветных металлов и их сплавов. На основе этих разработок создана САПР“PROVOL”, позволяющаяанализировать существующие и проектировать новыетехнологические режимы деформации металла, в том числе и для производстваювелирных изделий[3].Данное программное обеспечение позволяет не только проводить многовариационные технологические расчеты и проектировать калибрыпри сортовой прокатке, нои построить 3Dмодель валкового инструмента, смоделировать его обработку и подготовить в автоматизированном режиме программный код для его изготовленияна станке с ЧПУ [4].
Особенностью данной разработки является адаптация САПР к производственным условиям ОАО «Красноярский завод цветных металлов им. В.Н.Гулидова»(ОАО «Красцветмет»)для анализа и проектирования сортовой прокатки прутков всистеме восьмигранных калибров и многократного волочения проволоки со скольжением,применяемыхна предприятиипри изготовлении различных видов ювелирных цепей из сплавов драгоценных металлов(рисунок 1).
а
б в
г д
еРисунок 1 –Виды ювелирных цепей, производимые на ОАО «Красцветмет»: а «снейк»; б «корда»; в «love’s»; г «ромб тройной»; д «китайский шнур»; е «гурмета»
Следует отметить, что потребность в таких ювелирных изделиях постоянно растет, а их качество напрямую зависит от свойств применяемых сплавов драгоценных металлов и технологических возможностей изготовления проволоки для цепевязания. В последние годы учеными ИЦМиМ СФУ запатентовали сплавы на основе золота [5] (сплав 1), серебра [6] (сплав 2) и палладия [7] (сплав 3), имеющие повышенные механические и эксплуатационные свойства, а также,в отличие от применяющихся на практике,не являющиеся аллергенными для человека.В соответствии с технологией ключевыми операциями при изготовлении проволоки для цепей являются непрерывное литье, сортовая прокатка и волочение. Заготовкидиаметром 810ммпрокатывают с промежуточными отжигами в три этапа(28 переходов) на стане “Famor TL 12T”, и станах типа BILER, а затем подвергаютхолодному волочению на стане типа 10NFS COMEVI до полученияпроволокидиаметром0,25–0,35мм. На первом этапе исследований проводили анализ существующих режимов обработки для выбранных сплавов с учетом имеющегося оборудования и маршрутов прокатки и волочения.
На рисунке 2 представлен пример расчета параметров прокаткидля первого этапа прокатки с помощью программы “PROVOL”для выбранных сплавов драгоценных металлов, а втаблице 1
результаты расчета деформационных режимов и энергосиловых затрат (усилие Pп и момент прокаткиМп). Анализ полученных данных показал, что распределение деформации по проходам для принятого режима обработки весьма неравномерно, что неблагоприятно сказывается на обработке металла, ведет к повышению энергосиловой загрузки оборудования и появлению трещин на раскате. При этом в конце первого и второго этапов прокатки коэффициенты вытяжки растут, что не учитывает упрочнение металла при холодной деформации (рисунок 3, а).Таблица 1Деформационные режимы и энергосиловыепараметрыхолодной сортовой прокатки драгоценных металлов№ калибраКоэффициент вытяжки λiСтепень деформации εед,%Сплав 1Сплав 2Сплав 3σ, МПаPп, кНМп, кНмσ, МПаPп, кНМп, кНмσ, МПаPп, кНМп, кНм11,3626,7264,138,20,62377,955,70,98293,441,50,7621,065,5314,740,80,01408,253,40,02382,249,10,0231,087,8323,841,40,22416,853,00,32397,051,10,3041,098,5344,839,30,16439,350,00,22430,349,20,2251,1815,5371,736,60,25473,246,70,35471,046,50,3561,2016,8396,233,50,15510,843,10,21505,842,70,2171,1815,0415,131,50,19545,141,40,28530,740,30,2781,119,6426,930,00,06569,240,10,09545,138,40,0891,2016,6436,727,70,17592,037,60,25556,335,30,23101,1815,4447,325,60,09618,535,40,14567,632,50,13111,1311,3454,524,70,12638,134,60,18574,731,30,16121,2117,2460,422,60,08655,632,10,13580,128,50,11131,1412,6417,416,90,09568,624,20,13526,820,50,11141,119,7378,612,30,02482,516,90,03481,314,20,03151,1613,7395,313,10,06508,917,10,09504,615,80,09161,2117,5413,513,50,05542,117,20,06528,616,90,06171,1915,6429,313,90,07574,817,80,09547,917,70,09181,1614,0440,414,00,03601,018,10,05560,517,90,05191,1210,5447,914,10,05620,018,50,08568,318,10,08201,1815,5454,413,80,04638,018,40,05574,617,60,05211,2519,9417,416,60,08564,022,40,11528,520,50,10221,2520,1391,39,20,03503,312,00,04498,911,20,03231,1613,7413,215,20,05541,219,30,08528,319,10,08241,1311,4425,410,50,01566,213,30,02543,513,30,02251,1815,1435,916,10,06590,220,70,08555,520,50,08261,1613,4445,410,90,02613,514,20,02565,713,90,02271,2117,1453,516,40,06635,522,00,08573,721,00,08281,1916,2460,910,90,02657,015,00,03580,514,00,03
Характер распределения коэффициентов вытяжки по переходам волочения (рисунок 3, б)также неравномерный, а максимальное значение достигается в первом проходе, что приводит к увеличению напряжения волочения и возможности обрывов проволоки. Для сплавов, которые обрабатываются в настоящее время на ОАО «Красцветмет» и характеризуются повышенными пластическими свойствами, данные деформационные режимы применимы, так как не приводят к браку по указанным выше причинам. Однако обработка сплавов с повышенными прочностными характеристиками неизбежно приводит к его появлению, в том числе и в результате быстрого упрочнения металла. На рисунке 4приведены окна расчета формоизменения и энергосиловых параметров при волочении для выбранных сплавов. Анализ данных расчета показал, что наблюдается скачкообразное изменениекоэффициентов вытяжкипо проходам с достижением значений, близким к предельно допустимым.
Рисунок 2 –Окно программы для расчета параметров сортовой прокатки
а
бРисунок 3–Изменение деформационных параметров сортовой прокатки (а) и волочения (б) по проходам для исследуемых сплавовВ связи с этим были предложены усовершенствованные маршруты прокатки и волочения с более равномерным распределением коэффициентов вытяжки по проходам (таблицы 2 и 3). Это позволило не только сократить количество переходов при прокатке с 28 до 18 –20 в зависимости от обрабатываемого сплава, но и более рационального распределить энергосиловую загрузку оборудования (рисунок 5).
а
б
вРисунок 4–Окно программы для расчета параметровволоченияпроволоки из сплавов драгоценных металлов: а –сплав 1; б–сплав 2; в –сплав 3Новые режимы обработки металла учитывают энергосиловые ограничения и позволяют снизить вероятность возникновения брака. Кроме того, сокращение количества переходов, необходимых для получения прутка заданного диаметра, снижает затраты на производство и повышает его эффективность.
Таблица 2Предложенныережимыхолодной сортовой прокатки из новых сплавов драгоценных металлов№ калибраСплав 1Сплав 2Сплав 3λiσ, МПаPп, кНМп, кНмλiσ, МПаPп, кНМп, кНмλiσ, МПаPп, кНМп, кНм11,43278,837,00,611,45394,151,70,941,45319,441,90,7621,35361,236,60,241,43469,344,90,361,41463,244,80,3531,28395,433,00,251,38531,040,00,361,37517,139,50,3541,24420,030,20,131,33585,736,80,211,33551,135,10,2051,19435,528,40,171,29626,234,10,241,28569,031,50,2261,16445,626,30,071,25655,632,00,131,25579,128,70,1271,16453,024,70,131,23677,530,20,181,23585,326,40,1681,11458,523,70,031,20694,128,70,091,19589,224,70,0791,28255,417,70,101,28370,821,10,111,20267,010,50,06101,27323,820,30,121,26419,022,10,131,20363,313,40,04111,25368,921,30,081,24467,823,20,081,18427,615,00,08121,21398,121,60,111,21511,124,20,121,16471,015,80,03131,20417,921,40,061,19547,124,80,061,14499,516,20,07141,19432,3421,10,101,3372,415,90,071,36288,513,00,05151,29254,811,70,041,28423,917,30,081,34418,017,70,09161,28323,414,00,061,25475,318,70,051,28489,419,80,06171,26369,915,40,041,21519,119,90,081,26527,720,60,09181,25400,816,00,061,19554,420,70,031,18549,320,90,03191,22421,316,40,03
1,15561,220,90,07201,20433,716,50,05
Таблица 3Предложенныйрежимволочения проволоки из новых сплавов драгоценных металловНомер проходаДиаметр, ммВытяжкаСтепень деформации,%Сплав 1Сплав 2Сплав 3КоэффициентзапасаУсилие, НКоэффициентзапасаУсилие,НКоэффициентзапасаУсилие,Н11,021,4731,971,85305,981,51288,171,65266,2320,851,4531,031,56305,531,54231,251,51231,4630,711,4430,561,49243,911,53184,531,47177,2440,601,4129,081,53176,741,57138,771,53126,2550,511,3928,061,57127,371,61103,791,5790,2960,441,3525,931,6989,071,7274,771,6962,8970,371,3525,931,6966,871,7157,401,6947,1280,321,3425,371,7249,311,7443,061,7234,7090,281,3123,661,8435,441,8531,351,8424,92100,251,2520,002,1324,562,1321,922,1317,26
а
б
вРисунок 5–Изменение усилийпри прокатке по действующим (1) и предложенным(2) маршрутам для сплавов драгоценных металлов:
а –сплав 1; б –сплав 2; в –сплав 3
Перераспределение вытяжек по проходам при волочении проволоки позволило добиться более равномерного распределения деформации, при этом значения усилий волочения не превышают допустимых величин(рисунок 6). Кроме того, анализ показал, что предложенный режим обеспечивает повышенный коэффициент запаса, что свидетельствует о снижении риска образования брака в виде обрыва проволоки.
а
б
вРисунок 6–Изменение усилия при волочениипо действующим (1) и предложенным(2) маршрутам для сплавов драгоценных металлов:а –сплав 1; б –сплав 2; в –сплав 3
Промышленнаяапробацияпредложенных режимов обработки проводилась на ОАО «Красцветмет» и показала, что применениеих для изготовления цепей из новых сплавовпозволяет повыситьтехникоэкономические показатели производства, а также эксплуатационные характеристики ювелирных изделий. Так, например, полученные опытнопромышленные партии проволоки из нового сплава красного цвета 585 пробы (сплав1) были использованы для получения цепей типа «Снейк» из проволоки диаметром 0,25 мм. При этом было установлено, что при производстве ювелирных цепей из этого сплава выход годного возрос на 9,73%и составил 79,65%.Кроме того, металлографические исследования показали, что деформированные полуфабрикаты изнового сплава, полученные по предложенным маршрутам, обладают однородной волокнистой микроструктурой и равномерным распределением механических свойствпо длине и сечению изделия. Таким образом, применение разработанных программных средств для анализа и проектирования режимов обработки сплавов драгоценных металлов позволило создатьновые маршрутыволочения и сортовой прокаткидляразличныхсплавов на основе золота, серебра и палладия, позволяющие снизить трудоемкость производства, повыситькачество готовой продукции, увеличить выход годногои снизить процентбрака. Предложеннаятехнология получениядлинномерных деформированных полуфабрикатов для ювелирных цепей прошла промышленную апробацию в условиях ОАО «Красцветмет», результаты которой позволили сделать вывод о ее эффективности и рекомендовать к применению.
Ссылки на источники1.Расчет параметров формоизменения процесса холодной сортовой прокатки прутков из сплавов золота 585 пробы / Сидельников С. Б., Лебедева О. С., Столяров А. В., Гайлис Ю. Д., Феськов Е. В. // Международная научнопрактическая конференция «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития 2012». Выпуск 3. Том 9: сб. научных трудов. –Одесса: КУПРИЕНКО,2012. –С. 6469.2.Исследование технологии получения проволоки из сплавов на основе золота / С.Б.Сидельников, Н.Н.Довженко, В.С.Биронт и др. // Вестник МГТУим. Г.И.Носова,2010. №3. –С. 2627.3.Разработка подсистемы САПР технологических процессов производства ювелирных изделий/Сидельников С.Б., Довженко Н.Н., Гайлис Ю.Д., Лебедева О.С. // Известия МГТУ «МАМИ». Научный рецензируемый журнал. Серия 2. Технология машиностроения и материалы. –М., МГТУ «МАМИ», №2(16), 2013, т.2. –С. 216220.4.Гайлис Ю.Д. Проектирование технологии и моделирование инструмента для производства длинномерных ювелирных изделий / Ю.Д.Гайлис // Научный потенциал мира
2013: сборник материалов IX международной научнопрактической конференции. –София: «Бял ГРАДБГ» ООД, 2013. –С. 8690.5.Пат. №2391425 Российская Федерация, МПК С22С 5/02. Сплав на основе золота / Сидельников С.Б., Довженко Н.Н., Биронт В.С.[и др.]; заявители и патентообладатели ОАО «Красноярский завод цветных металлов им. В.Н.Гулидова» (ОАО «Красцветмет»), ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет». 2009105722/02; заявл.18.02.2009; опубл. 10.06.2010. Бюл. № 16. 4с.6.Пат. №2367553 Российская Федерация, МПК С22С 5/02. Припой на основе серебра / Довженко Н.Н., Сидельников С.Б., Биронт В.С. [и др.]; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет». 2008117562/02; заявл. 30.04.2008; опубл. 20.09.2009. Бюл. № 26. 5 с.7.Пат. №2352660 Российская Федерация, МПК С22С 5/02. Припой на основе серебра / Сидельников С.Б., Тихов И.В., Довженко Н.Н. [и др.]; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», ОАО «Красноярский завод цветных металлов им. В.Н.Гулидова» (ОАО «Красцветмет») 2007101010/02; заявл. 09.01.2007; опубл. 20.04.2009. Бюл. № 11. 8с.
YuliaD. Ditkovskayasecond year master student,Siberian Federal University, KrasnoyarskYuliaNomenNescio@bk.ruTechnology analysis and design of processing modes for production of precious metal alloys jewelry chains Abstract.The results of analysis of the existing wire production technologyfor jewelry chains developed using computeraided design system are presented in the article. Technological processing modes for new precious metal alloys, pilot production tested and improvedthe efficiency of jewelryproduction are proposed. Keywords: computeraided design systems, manufacturing processes, jewelry chains, wire, precious metal alloys, section rolling, drawing, deformation.
