Производство проволоки

Проволоку человечество производит и потребляет очень давно – найдены изделия из неё в гробницах, датируемых 9000-ми годами до нашей эры на территории Персии и Древнего Египта. Первую проволоку делали из золота, и предназначалась она для производства ювелирных украшений. Впрочем, до изобретения электричества это и было основным предназначением проволоки, да и в наши дни проволочный каркас, а то и проволока сама по себе применяется в большинстве hand-made изделий (бумажные цветы, брелоки, настенные украшения, статуэтки и пр.)  В средних веках проволока пережила всплеск спроса и стала производиться из простых металлов – она служила материалом для изготовления кольчуг, неотъемлемой части экипировки воинов того времени.

В виде заготовки для изготовления проволоки долгое время служил расплющенный и нарезанный на полоски металл, который затем скручивался спиралью в тонкие трубочки. Закрутка металлических лент в трубочки применялась примерно до 1000 г. н.э. Качество получаемой проволоки было низким – толщина была разной по всей длине изделия, края ленты образовывали шов, а сама проволока в процессе изготовления нередко рвалась. Принцип дальнейшей технология – протаскивание (волочение) заготовки через сужающиеся отверстия – оставался неизменным вплоть до конца прошлого века, когда проволоку стали производить методом непрерывного прессования.

Кустарное массовое производство проволоки, опять же для нужд изготовления кольчуг, было освоено в Германии, с изобретением в 1390 году качельного волочения. Водяное колесо приводило в движение ось с эксцентриком, который через шатун придавал поступательные движения клещам. Популярность метода качельного волочения привела к массовой «переквалификации» водяных мельниц на кузнечные. Производить проволоку в промышленных масштабах начали в Англии в 1568 году, на заводе Company of Mineral Works, который оставался монополистом более полутора веков. Тонкую проволоку для ювелирных изделий, струн музыкальных инструментов, получали вручную вплоть до середины ХIX века.

Первое упоминание о применении смазке при волочении относится к записям мастерской в Дюссельдорфе, где неизвестный автор подметил уменьшение требуемого для протяжки усилия и увеличение службы волочильных досок при орошении их несвежим пивом.

С началом 1820 годов, с изобретением телеграфа, в Европе и Америке стали массово открываться крупные предприятия, производящие проволоку. А в начале ХХ столетия американец Джон Рамблинг запатентовал ряд изобретений, позволяющих делать из проволоки канат. Такие канаты и сейчас используются для вантов подвесных мостов, создания трасс воздушных дорог.

Подготовка заготовок для изготовления проволоки

Для получения стальной проволоки используется в качестве заготовки катанка – ровный металлический прут определенного диаметра и сечения, получаемы путем литья. К катанке предъявляют строгие требования: постоянство размера, отсутствие заусенцев и канавок (при протяжке они растянутся на всю длину изделия), постоянство состава и структуры. В связи с последним требованиям, катанку транспортируют, складируют, запускают в производство партиями из одной плавки, включение в один моток проволоки от разных плавок катанки считается недопустимым.

Подготовка катанки к производству заключается в травлении её поверхности 2,5% раствором серной кислоты с целью удаления окалины. В травильную ванну добавляют ингибиторы (чаще всего поваренную соль) для того, чтобы катанка не стала хрупкой, и пенообразователи, для предотвращения испарения кислоты в воздух помещения. После травления катанку промывают водой и наносят подсмазочный слой (бура в концентрации 50-70 г/л).

Перед передачей в производство катанку сушат горячим воздухом.

Волочение

Основным инструментом производства проволоки является волока – плашка из твердых сплавов (ВК-5, ВК-6) с воронкообразными отверстиями. Иногда последовательно ставят несколько волок, с постепенно сужающимися отверстиями.

Волочение бывает двух типов:

Одинарное – катанка протаскивается через один волок, наматывается на барабан (иногда снимается в виде мотка) и передается в финишную обработку.

При многократном волочении проволока проходит через несколько (иногда 15-20) волок. При этом каждое следующее отверстие лишь немного отличается по диаметру от предыдущего. Такой подход увеличивает производительность, скорость протяжки по сравнению с одинарным методом, благодаря возможности постоянного добавления смазки между волоками.

Обычно линии комплектуются сдвоенными волоками, один из которых (напорный) получает катанку и формирует ее диаметр, форму, а второй (чистовой, с малой конусностью или без оной) удаляет дефекты поверхности.

Волочение вызывает сильный нагрев в месте трения материала и волоки, поэтому применяется принудительное водяное охлаждение. В воду добавляется мыльный порошок, который способствует смазыванию трущихся поверхностей. Струя воды не только охлаждает и смазывает, а и удаляет из рабочей зоны металлическую пыль и стружку.

Химическая обработка готовой проволоки

После волочения проволоку патентируют, для придания проволоке пластичности. Для этого е1 разогревают до 950 градусов в печи и охлаждают в селитре. Осевшую соль смывают в протяжной ванне с горячей водой, а окалину обирают травлением в серной кислоте. После кислотной обработки проволоку также промывают в протяжной ванне.

Финалом химобработки является бурирование - протяжка проволоки через ванну с бурой (концентрация 50 г/л) при температуре 80^оС и сушка.

Проволоку, использующуюся во влажных местах, оцинковывают. Для этого её обезжиривают едким натром, обезжиривают серной кислотой и фолюсуют, для улучшения адгезивных свойств. После каждой обработки изделие промывают в горячей воде.

Оцинковка проходит в растворе цинка Ц-1, Ц-2 при температуре 460-480^оС. Охлажденная проволока наматывается на катушку и продается вместе с ней, либо в снятом виде, бухтами.