При отриманні дротів з кольорових металів найбільше значення має волочіння мідного дроту в зв'язку з її широким застосуванням в електричної та електронної промисловості, хоча останнім часом у зв'язку з використанням оптоволоконних кабелів і широким застосуванням алюмінію роль міді дещо знизилася.
Мідний дріт виробляють товщиною від 20 мм до 10 мкм. При виробництві різної по товщині дроту відбувається різне зменшення поперечного перерізу (ε): для грубої дроту ε
25%, для надтонкою дроту ε
При волочінні використовують мастильні матеріали тільки на водній основі. На початкових стадіях волочіння або при підготовці до волочіння застосовують спеціальні високов'язкі мастильні матеріали або концентрати для створення оптимальних умов волочіння при низьких швидкостях протягування. Ці мастильні матеріали повинні бути сумісні з мастильними матеріалами, які застосовуються на наступних операціях.
Для мокрого волочіння основними мастильними матеріалами є емульсії. Крім них, використовують спеціальні комплексні розчини, що не містять мінеральних масел і жирних олій. У невеликих кількостях іноді використовуються розчини синтетичних сполук. Мастильні матеріали в залежності від основ можуть бути розділені на три основні групи (табл. 1).
Табліпа 1. Мастильні матеріали для мокрого волочіння мідного дроту
Тип мастильного матеріалу
Вуглеводневі мінеральні масла
Природні жирні олії
Синтетичні складні ефіри
неіоногенні ПАР
аніонні ПАР
Стабілізатори, інгібітори
антипінні присадки
інші присадки
Високоефективні комплексні розчини
лужні мила
Лужні солі сульфованих жирних олій
неіоногенні ПАР
інші присадки
Інші синтетичні розчини
полімери
органічні солі
неорганічні солі
На практиці вони розрізняються в основному за ступенем дисперсності або розчинності в воді. Емульсії можуть відрізнятися за ступенем емульгування: від грубо диспергованих з розмірами крапель до 5 мкм до дуже тонкодисперсних з розмірами крапель менше 1 мкм. Такі, наприклад, колоїдні розчини мив і високоефективні комплексні розчини. Інші синтетичні розчини можуть являти собою справжні або частково колоїдні розчини. Призначення виробленої дроту також має значення при виборі мастильного матеріалу і залежить від товщини плівки і якості використовуваного матеріалу. Паралельно з розвитком мастильних матеріалів велися роботи по розробці високошвидкісного волочіння і підвищувалися вимоги до якості поверхні. Великого значення набуває чистота поверхні і здатність до покриття емаллю. При виробництві високоякісного дроту товщиною 10 мкм з вихідної дроту товщиною 8 мм зі швидкістю волочіння до 50 м / с потрібно близько ста стадій волочіння, на кожній з яких застосовуються мастильні матеріали. Середня швидкість волочіння становить 20-25 м / с. Стандартний мастильний матеріал в даному випадку непридатний, так само як і окремі мастильні матеріали для кожного ступеня. Тому в даний час при мокрому волочіння зазвичай розрізняють дві групи мастильних матеріалів: застосовуються для типів дроту від грубої до середньої і від середньої до тонкої. Можливе використання спеціальних мастильних матеріалів для над- і гіпертонкой дроту.
Концентрація мастильних матеріалів
Незважаючи на відмінність типів мастильних матеріалів, їх концентрація залежить від виду продукції, що виготовляється дроту (табл. 2).
Розчинність медьсодержащих продуктів
При волочінні одно- і двовалентні іони міді можуть взаємодіяти з компонентами мастильних матеріалів, в першу чергу з продуктами окислення жирних компонентів і інших інгредієнтів. При цьому зазвичай утворюються солі міді. Крім того, утворюються милоподобниє продукти реакції іонів міді і аніонних ПАР. Вивчення емульсій дозволяє оцінити кількість гідрофобних медьсодержащих продуктів, що містяться в масляній фазі, за рахунок яких масляна фаза часто проібретает зеленуватий колір. Медьсодержащие продукти можуть бути і гідрофільними, у вигляді амінокомплексних солей міді, через що водна фаза стає блакитним. У будь-якому випадку медьсодержащие компоненти знижують електропровідність емульсії.
Якість води і електролітична стабільність емульсій
Емульсії для волочіння міді часто змішують з водою для підвищення жорсткості, щоб уникнути проблем, пов'язаних з піноутворенням на свіжих емульсіях. При недостатньому піноутворенні деминерализованная (деіонізованной) вода використовується тільки в централізованих системах або на окремому обладнанні. Ключовим значенням для оцінки вмісту солей в емульсії є електропровідність, яка визначається в мікросіменсах або міллісіменсах на сантиметр (мкСм / см або мСм / см).
За рахунок випаровування м'якої води електропровідність збільшується менш сильно в порівнянні з використанням жорсткої води. Розведення деминерализованной водою незначно змінює електропровідність емульсії. При досягненні так званої межі електропровідності емульсія стає нестабільною. Ця величина варіює для різних мастильних матеріалів і залежить, з одного боку, від типу і обсягу електроліту, а з іншого - від складу мастильного матеріалу і його концентрації. Досвід показує, що двовалентні катіони (в основному лужноземельних металів) дестабілізують емульсію сильніше, ніж катіони лужних металів. При високій температурі або високою електричною навантаженні відбувається необоротне розшарування фаз емульсії. Разом з медьсодержащими продуктами утворюється пастообразная маса, яка містить мідь, яка забиває систему змащення і погано видаляється. У зв'язку з цим виробники мастильних матеріалів рекомендують використовувати демінералізовану воду тільки для поповнення втрат при випаровуванні. Як правило, дистильовану воду використовують тільки при підвищених вимогах до чистоти поверхні або необхідності покриття поверхні емаллю.
На практиці спеціальних лабораторних методів оцінки мастильних матеріалів з точки зору їх мастильного дії і захисту від впливу води не існує. Звичайні методи, наведені в табл. 3, застосовуються для свіжих і відпрацьованих емульсій. Можливо також використання ряду додаткових методів.
Таблиця 3. Методи випробувань емульсій для волочіння мідного дроту
Температура мастильних матеріалів
Спеціальні холодильники необхідні тільки в тому випадку, коли виділяється під час волочіння тепло не відводиться в навколишнє середовище, що характерно, наприклад, для волочіння грубої дроту. Сучасні емульсії волочіння працюють при температурі 30-45 ° С. Підвищення температури на вході збільшує ефективність емульсій. Для компенсації впливу температури емульсії на процес волочіння на волоки і барабанах часто застосовують спеціальне контрольно-вимірювальне обладнання, яке управляє підігрівом емульсії до температури застосування після зупинок.
Вплив мастильних матеріалів на поверхню для емалювання
Компоненти мастильних матеріалів не повинні погіршувати адгезію, смачиваемость і ковзання в процесі волочіння. З урахуванням подальшого емалювання мідного дроту в мастильних матеріалах необхідно враховувати можливість утворення газів в термічних процесах, де температурний режим і тип емалі не в змозі повністю коригувати хід процесу через великої кількості впливають параметрів. Лабораторних методів визначення придатності мастильних матеріалів для подальшого емалювання не існує, і їх придатність визначається експериментально.
Циркуляційні системи і очищення емульсій волочіння
Роман Маслов.
За матеріалами зарубіжних видань.