Capitolul 13

TREFILAREA ŞI TRAGEREA

Trefilarea (figura. 13.1) este procedeul de deformare utilizat pentru obţinerea

unor produse pline sau tubulare prin deformarea în scule denumite filiere (1).

Semifabricatul se află înfăşurat pe o tobă de trefilare (2), iar produsul se obţine sub formă

de colac (3). Deformarea se face în mai multe etape, semifabricatul fiind trecut pe tanburi

intermediari (4). Procedeul se utilizează la obţinerea firelor cu diametru mai mare de

0,002 mm.

F 1

2 3 4

1

Figura 13.1 Schema procedeului de trefilare

În cazul tragerii (figura. 13.2) scula de deformare se numeşte matriţă (1), iar

produsul e reprezentat de bare sau ţevi cu diametru de până la 100 mm. Comparativ cu

laminarea, tragerea asigură o precizie mai ridicată şi o calitate mai bună a suprafeţei. Se

obţine si o creştere a proprietăţilor mecanice şi se pot prelucra şi produse de formă

complexă. Raportul dintre lungimea finală şi cea iniţială de 1,5...1,8 Dacă se foloseşte o

forţă de contragere Fc, se pot obţine de grade de deformare mai mari.

F 1

Fc

Figura 13.2 Schema procedeului de tragere

Trefilarea si tragerea sunt procedee de deformare care se realizează la temperatura

ambiantă şi produc ecruisarea materialului.

13.1 Calculul forţei de tragere

Schema de încărcare a sculei în timpul deformării este cea din figura. 13.3

Forţa de tragere este:

F+F=F 21tr (13.1)

262 Trefilarea şi tragerea – 13

σ1 σ3

σ2 D

x

τ α

σ1

σ3+dσ3

σ3 σ3

Dx+δD

S+dS

S

τ

Ftr α α

x dx

S0 D1

D2

dx

σ1

F

l1 l2

Figura 13.3 Schema de încărcare la trefilare si tragere

Forţa F1 este forţa de tragere pe porţiunea calibrată de lungime l1.

1

lD=F 111 (13.2)

Pe porţiunea de calibrare nu se produce deformarea semifabricatului, deci:

Rc1 (13.3)

se poate scrie:

RRD=F c111 (13.4)

Forţa F2 este forţa de tragere pe porţiunea de deformare.

cossin F+F=F f2 2 (13.5)

Pentru determinarearea forţei F se analizează un element de volum aflat la

distanta x de zona de calibrare şi având grosimea dx.

pdx

D=dFxx

cos (13.6)

unde px este presiunea pe suprafaţa de contact şi filieră pe porţiunea corespunzătoare

diametrului Dx.

13.1 - Calculul forţei de tragere 263

Dacă se inlocuieşte

2tg

Dd=dx x

(13.7)

şi se ţine seama de:

Rp dx (13.8)

se obţine:

dDD2

R=dF xx

d

sin (13.9)

După integrare se obţine:

R)D-D(4

1=dF=F d

21

20

d

d

0

1

sin

(13.10)

Deoarece:

F=F f 2 (13.11)

se poate scrie:

R)D-D(4

)ctg+(1=F d21

202

(13.12)

Dacă se însumează F1 şi F2 se obţine:

R)D-D(4

)ctg+(1+)4

dR

d

l(4=F d

21

20

21

c

1

1tr

(13.13)

Ţinînd seama de:

2kRR dc ~~ (13.14)

se poate scrie:

4

D]

D

D-D)ctg+(1+

d

l2k[4=F

21

21

21

20

1

1tr

(13.15)

Dacă secţiunea are o altă formă cu aria S, se obţine:

S]S

S-S)ctg+(1+

d

l2k[4=F 1

1

10

1

1tr (13.16)

264 Trefilarea şi tragerea – 13

13.2 Stabilirea reducerii maxime la o tragere

Valoarea maximă a reducerii la o tragere se determină funcţie de forţa admisibilă pentru

zona deformată adică:

0

21

tr4

DF (13.17)

Dacă se consideră l1=0 şi μ=0, se obţine:

cd21

20tr RR)D-D(

4=F ~

(13.18)

şi

R4

D=F c

21

a

(13.19)

Se obţine:

RD4

R)D-D( c21d

21

20

4 (13.20)

şi de aici:

)R+R(DRD cd21d

20 (13.21)

sau

c=R+R

R>

D

Dt

cd

d

20

21

(13.22)

Dacă

cd RR

se poate scrie

D0,7>D ; 2

1=

D

D012

2

21

(13.23)

Aşadar, fără deteriorarea porţiunii trase, la o singură tragere, se poate obţine un

diametru minim

01 )80,075,0( DD (13.24)

13.3 – Tragerea ţevilor 265

13.3 Tragerea ţevilor

Este un caz particular de tragere întrucât procesul trebuie să asigure obţinerea a

două dimensiuni (diametrul exterior şi diametrul interior) ale produsului obţinut (ţeava

trasă).

Se poate face în următoarele variante tehnologice:

a) fără dorn interior,

b) cu dorn scurt,

c) cu dorn lung urmăritor

Dorn

Matriţă Matriţă

a b d c Figura 13.4 Tragerea ţevilor: a) fără dorn; b) cu dorn scurt cilindric; c) cu dorn scurt conic;

d) cu dorn urmăritor

Folosirea dornului conic mobil permite calibrarea suprafeţei interioare şi reglarea

grosimii peretelui prin modificarea poziţiei dornului (figura 13.4 c)

13.4 Operaţii tehnologice de tragere şi trefilare

Tehnologiile de tragere şi trefilare cuprind operaţii de tratamente termice pentru

creşterea capacităţii de deformare, de desţunderizare, operaţii de acoperire cu substanţe

care sa reţină lubrefiantul şi de ungere.

Tratamentul sârmelor din oţel poate fi realizată înaintea tragerii sau sa fie intercalat între 2

operaţii de tragere. În cazul sârmelor tratamentul termic cel mai utilizat este pantentarea

care constă din încălzirea la temperaturi de 830...1050C, răcirea în băi de săruri sau metal

topit la 450...500C (călire izotermă). Se obţine o structură din bainită şi perlită fină care

asigură proprietăţi bune de rezistenţă în direcţia axială.

Pentru îmbunătăţirea calităţii suprafeţei se impune desţunderizarea care se poate

realiza mecanic (îndoire periodică între role), chimic (decapare în soluţii de acid clorhidric

sau sulfuric) sau electrochimic (metoda anodică sau catodică). După desţunderizare se

aplică o spălare cu apă caldă şi cu jet de apă rece.

Pentru menţinerea unsorii pe suprafaţă se aplică acoperiri prin cuprarea sau

fosfatarea barelor si sârmelor.

De obicei operaţia de trefilare şi tragere se realizează în flux continuu pentru

creşterea conductivităţii şi reducerea spaţiului.

266 Trefilarea şi tragerea – 13

13.5 Dimensionarea sculelor pentru trefilare si tragere

Sculele de bază utilizate pentru extrudare şi tragere sunt matriţele şi filierele. La

tragerea ţevilor se mai folosesc dornuri de diferite forme.

Forma constructiva a unei scule de trefilare (filiera) e cea din figura (figura 13.4).

I = zona de intrare

II = zona de ungere (cu unghi 2β = 40°...60°)

III = zona de deformare (cu unghi 2α = 8°...24° şi o lungime de 0,5...0,7din

lungimea totală a filierei)

IV = zona calibrată

V = zona de ieşire

1

I II

III

IV

2

V

Figura 13.5 Forma constructivă a unei scule de trefilare 1- filiera

2 - manşon de fixare

Filierele se execută din aliaje dure cu un conţinut mare de carburi care conferă o

duritate mare şi o rezistenţă ridicată la uzură. Pentru sârme de diametre mai mici de 0,2

mm filierele se executa din diamant.

Pentru preluarea deformaţiei elastice în timpul deformării se utilizează un manşon

de fixare care realizează o strângere prealabilă.

I III II 60° 12...36°

Figura 13.6 Forma constructivă a unei matriţe de tragere

Sculele folosite la tragerea produselor cu secţiune simplă au forma din figura

13.6. Unghiul conului de lucru este 2α = 12°...36°, lungimea părţii calibrate este de

1...8 mm iar unghiul de ieşire este de 60°.