Процесс формирования проволоки, которая используется при изготовлении швейных игл, имеет древнюю историю. Первые попытки создания проволоки были предприняты от 1-го до 4-го века нашей эры, когда возникла необходимость в изготовлении доспехов. Изначально этот процесс выполнялся вручную путем протягивания сырой или кованой проволоки через специальную доску, которую забивали в пень острым концом.
Однако лишь в начале 14-го века была использована энергия воды для создания проволоки в больших количествах. Был изобретен особый станок, известный как «Банкзогерсбанк-Цирей». Для его работы использовалось коленчатое соединение, приводимое в движение водяным колесом. Этот инновационный механизм обеспечивал автоматическое формирование проволоки с высокой точностью.
Кроме этого, процесс создания проволоки потеснилась. В прежние времена шевелилась сталь, достигаемая при руководстве молота, а новые технологии возродились и процедура промышленного взаимодействия проволоки, используемого для проделывания швейных иголок. Обработка стали начиналась как замазка полос в прямоугольном виде длиной около 3 пятыметров и разделение этих узоров на долю обращением к проводе. В дальнейшем эти узоры согревались и грубо замачивались в виду руководства. Прямо до половины XVII века проволока была создана отдельно из низкокарбонистой стали.
В отдаленном прошлом, когда еще не было известно о применении смазки для сокращения трения, производство проволоки с высоким содержанием углерода представляло невозможность. Это означало ограничения в сфере производства и промышленного прогресса. Тем не менее, великий изобретатель Иоганн Герлес Альтен в Вестфалии (Германия) внес революционные перевороты в эту отрасль.
Он первым использовал смазочные материалы при изготовлении стальной проволоки, что значительно снизило трение при прохождении проволоки через фильеру. Благодаря этому нововведению стало возможным создание проволоки с высоким содержанием углерода.
После изобретения проволочно-волочильного стана, катаные прутки ушли на второй план в качестве материала для проволочно-волочильных станов. Их заменило более современное оборудование, известное как "волочильный станок".
Новое оборудование отличалось от предыдущего тем, что применяло вращающуюся матрицу, которую приводила в движение сила воды. Таким образом, была возможность изменять диаметр и вес прутков, что приводило к уменьшению диаметра до примерно 3,5 мм.
Прогресс в волочильном процессе привел к появлению «промежуточного волочения», где использовались более мелкие и скоростные диски. Благодаря этому улучшению стало возможно получать проволоку с диаметром примерно от 2,0 до 3,5 мм. Для создания более тонкой проволоки использовали машины тонкого волочения. Они не отличались особыми конструктивными особенностями, но использовали легкие и быстро вращающиеся диски, что позволяло создавать проволоку диаметром менее 2,0 мм.
Все эти открытия и улучшения внесли революционные изменения в промышленность и способствовали развитию различных отраслей и технологий, где проволока является неотъемлемой. Сегодня проволока применяется во многих сферах, включая производство электрических проводов, систем безопасности, арматуры и других.
В конце 19-го века в Великобритании изобрели новую технологию изготовления стальной проволоки. Проволока проходила специализированную термическую обработку перед сложным процессом волочения, что придавало ей высокую прочность и отличную гибкость. Этот метод был быстро принят и использовался во всех странах для производства стальной проволоки. Таким образом, инженеры смогли создать прочный и долговечный материал, который подходил для широкого спектра применений.
Создание проволоки осуществляется с использованием катаных прутков, которые изготавливаются на специальных прокатных станах из слитков или заготовок. Минимальный диаметр таких прутков, полученных на стандартных станах, составляет от 5,0 до 5,3 мм. Это позволяет получать проволоку различных размеров, которая может применяться в различных отраслях промышленности.
Процесс холодной формовки стали приводит к значительным изменениям ее характеристик. В результате растягивающих усилий сталь становится прочнее при разрыве и тверже, но упругость уменьшается. Однако, путем отпуска, твердость может быть снижена, в то время как гибкость и упругость восстанавливаются. Точные изменения характеристик стали зависят от ее химического состава, особенно содержания углерода, а также от внутренней структуры, температуры отпуска и скорости охлаждения.
Процесс производства проволоки на проволоковых станах разных типов приводит к получению стали различного качества. Продукция, полученная из мартеновской стали, томасовской стали, бессемеровской стали, тигельной стали и электростали, классифицируется в соответствии с этими видами стали. С точки зрения количественных показателей, сталь, полученная в ходе процессов Томаса и Сименса-Мартена, является самой распространенной. Игольная, канатная и рояльная проволока требуют высококачественной стали для своего производства. Выбор между мартеновской, бессемеровской, тигельной или электросталью зависит от конкретных требований к конечному продукту. Бессемеровская сталь характеризуется высокой износостойкостью, хорошей отделкой после полировки и высокой гибкостью. Если тигельная сталь слишком дорога для определенной цели, предпочтение, как правило, отдается электростали из-за ее чистоты и высокого качества, несмотря на ее высокую стоимость производства по сравнению с бессемеровской или мартеновской сталями.
Особое внимание уделяется выбору и качеству стали при разработке проволоки. Правильный выбор стали обеспечивает необходимую комбинацию прочности, гибкости, износостойкости и отделки проволоки. Используя разные типы стали, можно производить разнообразные проволочные изделия для разных отраслей промышленности или ремонтных работ.
SCHMETZ проводит всеобъемлющие и тщательные исследования материала, используемого для производства игл, в испытательной лаборатории. Это обеспечивает высокое качество продукции.
Исследования материала можно разделить на три основные группы:
Исследования механических свойств и испытания
Механические исследования включают в себя проведение разнообразных тестов и испытаний материала иглы. Одним из таких исследований является проведение измерения диаметра проволоки, используемой для изготовления игл. Этот параметр имеет прямое влияние на качество и функциональность иглы.
Измерение диаметра проволоки
Измерение диаметра проволоки является значимой составляющей исследования материала иглы. Точные и надежные измерения обеспечивают соответствие требуемым стандартам иглы. С помощью данного исследования можно выявить любые отклонения в диаметре проволоки и принять необходимые действия для их устранения.
Определение прочности на разрыв
Один из ключевых параметров прочности игольного материала - его устойчивость к разрыву. Этот показатель определяет, сколько нагрузки игла может выдержать без поломки. Проведение испытаний на прочность помогает установить максимальные значения прочности и определить, достаточно ли материал прочен для использования в иглах.
Среди всех методов испытаний растягиваемых материалов, особое значение имеет испытание на растяжение. Чтобы определить предел прочности материала (игольной проволоки) при разрыве, образец должен выдержать испытание до полного разрушения. Процесс испытания на растяжение позволяет выявить различные свойства материала, такие как его удлинение, упругость и изменение площади сечения в месте разрыва.
1.3 - Определение поверхностных дефектов
С использованием крутильной испытательной машины проводят проверку образца проволоки с целью обнаружения поверхностных дефектов. Для этого кусок проволоки несколько раз скручивается в разных направлениях вокруг своей оси. В процессе растяжения все скрытые включения, в том числе оксид железа в виде окалины, становятся видимыми после разрыва проволоки.
2 — Химический анализ и испытания
В рамках металлургических исследований игольная проволока проходит анализ содержания углерода. Это необходимо для более точного контроля, наблюдения и регулирования процесса закалки. Полученные данные исследований являются важным средством для обеспечения качества и эффективности производства.
Анализ защитного газа, используемого при закалке игл, является одним из важных аспектов металлургических исследований. Он позволяет определить состав и свойства газа, что влияет на качество получаемого материала.
Металлообрабатывающие предприятия активно используют эти исследования для оптимизации процессов и повышения производительности производства игольной проволоки. Анализ содержания углерода и свойств защитного газа позволяет металлургам достигнуть лучшего качества готового продукта, уменьшить количество брака и экономические потери.
3 — Более подробная информация по теме
Металлургические исследования включают анализы не только игольной проволоки, но и других металлических материалов. Это может быть исследование стали, алюминия, титана и других металлов, используемых в разных отраслях промышленности.
В инженерии, машиностроении, производстве автомобилей и других отраслях, где требуется точность и надежность конструкций и деталей, необходимо определить содержание углерода в материалах.
Не только при закалке игл, но и при других процессах тепловой обработки широко применяется анализ защитного газа. Определение его состава и свойств позволяет обеспечить максимальную защиту от нежелательных реакций при взаимодействии с металлами.
Металлургические исследования важны в области испытаний и исследований металлических материалов. Главной задачей этих исследований является проверка внутренней структуры и характеристик металлов и их сплавов. Путем изучения внутренней структуры можно точнее определить пригодность материала.
Для выполнения холодной штамповки, механической обработки и процессов упрочнения игл требуется проволока, обладающая определенными характеристиками. Очень важно, чтобы размер зерен железа, тип и количество включений, количество и распределение карбидов железа, а также характер поверхности соответствовали заданным требованиям. Даже небольшое отклонение от этих характеристик может негативно сказаться на производстве игл.
3.1 - Важность размера зерен железа
Влияние технологических процессов на размер зерен в металле
Размер зерен в проволоке зависит от множества факторов, начиная от условий разливки и охлаждения металла, и заканчивая операциями пластической деформации, закалкой и волочением. Оптимальным является получение мелкозернистого материала, у которого свойства зерен в различных направлениях практически одинаковы. Если зерна становятся крупными, это может привести к изменению механических свойств металла, включая снижение его прочности. Такая ситуация нежелательна, особенно в процессе штамповки, где необходимо поддерживать высокое качество изделий.
Влияние неметаллических включений на сталь
В каждой стали можно найти неметаллические включения, например, шлак. Чем меньше таких включений присутствует в стали, тем лучше, потому что они могут стать потенциальными трещинами внутри материала и ослабить его. Кроме того, эти включения могут помешать удалению водорода, что может привести к хрупкости от водорода. Когда сталь подвергается хромированию, на ее поверхности формируется водород, который может проникнуть внутрь материала. В растворенном состоянии водород не представляет опасности, но при наличии включений, трещин или пор в стали, водород начинает образовывать молекулы, что вызывает дополнительные внутренние напряжения и увеличивает хрупкость от водорода. В таких условиях задача по удалению водорода из материала становится сложной.
3.3 - Карбиды
Для достижения оптимальной структуры для холодной обработки и закалки, игольную проволоку подвергают отжигу при докритических температурах. При этом области поверхностного растяжения, которые в основном состоят из перлита или сорбита слоев цементита, преобразуются в зернистую структуру. Зерна цементита подвергаются вытеснению или перемещению в процессе холодной деформации и механической обработки (обжатии, штамповке и фрезеровании), однако они не отсекаются инструментом, как это происходит при формировании слоистого цементита. Размер, количество и форма карбидов играют важную роль в работе игольной проволоки. Если размер зерен слишком мал, то сталь становится более твердой, что затрудняет ее обработку. С другой стороны, если размер зерен слишком большой, то сталь становится мягкой и при объемном контроле размера микроструктуры малозернистости игольная сталь, с большим удельным твердостным коэфициентом result может обрабатывать онту с походкой и перетачиванием , тенденциямии, а при режимах объемноскоростного фрезерованияя тенденциямиямии.Поэтому контроль размера зеренality_res_kart является важным фактором, и для обеспечения хороших условий фрезерования необходимо, чтобы определенное количество карбидов на 1000 мкм2."val1" Limit kart_int_kar(30).
3.4 Проблема обезуглероживания и его последствия
Во время отпуска или термообработки стальной проволоки возникает значительный дефект - поверхностное обезуглероживание. Это означает, что в поверхностных слоях проволоки содержится недостаточное количество углерода, что приводит к проблемам с достижением необходимой твердости поверхности. Например, иглы, изготовленные из такой проволоки, не имеют желаемой твердости и не пригодны для использования в швейной промышленности.
Исследование материальных свойств: поиск оптимальной проволоки
Опыт указал на необходимость брать образцы из каждого мотка стальной проволоки для каждой новой партии. Эти образцы далее отправляются в испытательную лабораторию SCHMETZ с целью проведения дальнейших исследований и определения соответствия образцов основным нормам для игольной проволоки. Каждому мотку стальной проволоки присваивается собственный индекс, который позволяет определить толщину иглы, из которой возможно изготовить данную проволоку.
# Из чего сделана игла
Вопрос-ответ:
Откуда происходят швейные иглы?
Первые попытки создания швейных игл были предприняты в 1-4 веках нашей эры, когда возникла необходимость в изготовлении доспехов. Изначально швейные иглы изготавливались вручную путем протягивания проволоки через специальную доску.
Когда была использована энергия воды для создания проволоки?
Использование энергии воды для создания проволоки началось в начале 14-го века. Был изобретен станок с коленчатым соединением, приводимым в движение водяным колесом. Этот механизм обеспечивал автоматическое формирование проволоки с высокой точностью.
Как производится проволока для швейных игл сегодня?
Создание проволоки осуществляется с использованием катаных прутков на специальных прокатных станах. Минимальный диаметр таких прутков составляет от 5,0 до 5,3 мм. С помощью волочильных станков проволока из прутков проходит процесс обработки, чтобы получить проволоку различных размеров.
Как проводятся исследования материала для изготовления игл?
Одно из основных исследований материала проводится для измерения диаметра проволоки, используемой для изготовления игл. Также проводятся испытания на прочность и определение поверхностных дефектов. Важно также проводить химический анализ и определение свойств защитного газа, используемого при закалке игл.
Какова роль размера зерен и карбидов в игольной проволоке?
Размер зерен и наличие карбидов влияют на характеристики игольной проволоки. Мелкозернистый материал и определенное количество карбидов обеспечивают необходимую прочность, гибкость и износостойкость проволоки.