Zasady projektowania ciągadeł okrągłych stożkowych

Rysunek 1. Geometria ciągadła

1. Oczko ciągadła

2. Oprawa stalowa

3. Zabezpieczenie oczka

Opis elementów ciągadła;

Oprawa – umożliwia zamontowanie ciągadła w gnieździe ciągarki oraz zabezpieczenia oczko przed zniszczeniem. Geometria oprawy wyrażona jest poprzez parametry:

D – średnica zewnętrzna oprawy – wg tablicy:

Średnica ciągnionego drutu [mm]	Średnica oprawy D [mm]
0,2 - 3,5	28
3,5 – 8	43
2,5 – 10,5	53
3,5 – 13,00	75

H – całkowita wysokość oprawy

H = (3 – 20)·D_k

d₁ – średnica wewnętrzna oprawy

d₁ = (4 – 50)·D_k

h – wysokość oczka ciągadła - suma poszczególnych długości

h4 – wysokość oprawy oczka, około 2 do 5 mm

Strefa smarująca – posiada kształt stożka ściętego, jej zadaniem jest podawanie medium smarnego do strefy zgniatającej i kalibrującej. Geometria strefy wyrażona jest poprzez parametry:

• kąt stożka smarującego (2β) dobierany jest w zależności od rodzaju smaru. Dla smarów stałych wynosi on najczęściej 60^o, a dla smarów płynnych mieści się w zakresie od 60 do 90^o. Wartość kąta stożka smarującego można wyznaczyć z zależności:

β = (2 – 3)·α

gdzie:

α – połowa kąta ciągadła (2α)

• długość strefy smarującej (h₁) zazwyczaj ma wymiar od 3 do 8 mm można wyznaczyć z zależności:

h₁ = (1,05 – 15,9)·D_k

gdzie:

D_k – średnica paska kalibrującego (średnica ciągadła)

Strefa zgniatająca – jest najważniejszą częścią ciągadła w której odkształcany jest materiał. Kształt stożka może przybierać różne formy(stożkowy, łukową, wklęsły). Geometria strefy wyrażona jest poprzez parametry:

• kąt ciągadła (2α) (kąt stożka roboczego) jest jednym z najważniejszych parametrów wpływających na naprężenie ciągnienia. Zależność naprężenia ciągnienia od kąta ciągnienia ma postać krzywoliniową w postaci litery U. Kąt ciągnienia dla którego naprężenie ciągnienia jest najmniejsze, nazywamy kątem optymalnym. W praktyce posiada on wartość wynoszącą 2α = 6 – 26^o. UWAGA: najlepiej wybrać dla aluminium kąt 2α wynoszący 18 ^o

α_opt = $\sqrt{\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{3}\mathbf{\bullet}\mathbf{\mu}\mathbf{\bullet}\mathbf{\text{lnλ}}}$

gdzie:

μ– współczynnik tarcia 0,5

λ – współczynnik wydłużenia zazwyczaj 1,2 do 1,4

• długość strefy zgniatającej (h₂) w praktyce przyjmuje się długość strefy zgniatającej w taki sposób aby w procesie odkształcenia brało udział około 2/3 wysokości strefy zgniatającej. Wartość tą można wyznaczyć z zależności:

h₂ = (1,05 – 1,3)·D_k

gdzie:

D_k – średnica paska kalibrującego (średnica ciągadła)

Współczynnik 1,05 przyjmuje się dla większych przekrojów ciągnionego metalu, a współczynnik 1,3 dla mniejszych. Długość strefy odkształcenia (h_z) (na której występuje styk metal ciągadło wynosi:

h_z = D_k

Strefa kalibrująca – jest częścią ciągadła w której następuje nadanie ciągnionemu elementowi żądanej średnicy (wymiaru) oraz kształtu. Długość tej strefy wpływa zasadniczo na siłę ciągnienia (głównie przy małych wydłużeniach 1,1 do 1,2). W szczególności geometria strefy wyrażona jest poprzez parametry:

• długość paska kalibrującego (l_k) wartość ta powinna mieć długość dobraną do rodzaju ciągnionego materiału i być proporcjonalna do średnicy D_k. Długość paska nie może być za krótka, gdyż nastąpi zbyt szybkie rozkalibrowanie ciągadła, jak nie może być także za długa, gdyż może spowodować zatarcie drutu w ciągadle i niepotrzebny wzrost siły ciągnienia.

l_k = (0,3 – 0,4)·D_k - dla miedzi, aluminium

l_k = (0,4 – 1,0)·D_k - dla metali trudno odkształcalnych, lub ogólnie

l_k = (0,25 – 2)·D_k , praktycznie max 1,4D_k

• średnica ciągadła (D_k) jest główną właściwością ciągadła, którą należy dobrać w zależności od rozkładu wydłużeń podczas procesu ciągnienia. Dla przedłużenia żywotności ciągadła należy ją dobierać w dolnej granicy tolerancji wymiaru gotowego drutu.

Strefa wyjściowa – ma za zadanie zabezpieczenie płaszczyzny wyjściowej przed wykruszeniem oraz przesunięcie strefy odkształcenia do środkowej części ciągadła. Strefa ta nie ma sprecyzowanego kształtu (stożkowy, półkulisty, kombinowany), jednakże w większości przypadków wykonywana jest w postaci stożka ściętego. Geometria strefy wyrażona jest poprzez parametry:

• kąt strefy wyjściowej (γ) w praktyce przyjmuje się w zakresie 2γ = 60 – 90^o

γ = (4 – 6)·α

• długość strefy wyjściowej (h₃) ma głównie za zadanie ochronę części kalibrującej przed wyrwaniem (wykruszeniem):

h₃ = (0,5 – 10)·D_k

Mniejsze wskaźniki dotyczą większych przekrojów metalu ciągnionego

Producenci:

Alwotech

Technodiament

Baldonit

Esteves

Fort Wayne