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拉絲模的研究現狀(上)

1. 拉絲模的現狀

在金屬制品拉拔行業中,中国福彩刮刮乐是非常重要的易耗工具。拉絲模材質的選擇對拉絲模的質量起著關鍵作用。拉絲模的物理及化學特征必須滿足硬度高、耐沖擊、抗磨損、摩擦系數低的要求,其質量的優劣直接影響到線材的質量,拉絲模壽命的長短影響到拉絲產量和生產效率。因此提高拉絲模質量,延長其壽命,是國內外學者不斷研究的課題。拉絲模的質量與壽命和材質、孔型設計、制造工藝、制模設備及檢測儀器等方面有關。
目前市場上拉絲模主要有硬質合金模、聚晶模和CVD金剛石模。硬質合金拉絲模的壽命低于聚晶模和CVD金剛石模,但是它的成本相對低廉,所以在拉絲行業中得到廣泛應用,特別適用于拉制直徑較大(8mm以上)的線材或型材。
硬質合金拉絲模模芯芯一般是以碳化鎢為原料,以一定量的鈷為粘結劑燒結制成。由于粘結劑鈷的抗拉強度和顯微硬度都很低,所以,拉絲生產中,在金屬絲與??戰喲ッ嬪弦撞匙拍ニ鷙湍チDニ鶇傭跋燉磕5淖鈧帳倜?。
拉絲模在使用過程中容易產生環溝磨損、拉痕磨損、焊合損傷、不同軸磨損、大磨和暴模等情況,因此我們需要對它進行深入了解和分析。

2. 拉絲模的材質

制作拉絲模的材質有:合金鋼、硬質合金、天然金剛石、人造單晶金剛石、人造聚晶金剛石、陶瓷等材料,以及通過各種化學熱處理、化學氣相沉積、物理氣相沉積等方法制作的拉絲模。
(1)鋼模
用來制作鋼模的材料主要是碳素工具鋼和合金工具鋼。由于鋼模的硬度和耐磨性較差、壽命短,早已被其它模具所取代。

(2)天然金剛石(NC)模
天然金剛石是世界上最早使用的拉絲模材料,拉線質量好,于60年代逐漸開始普及。由于天然金剛石價格昂貴,僅用于制作直徑小的模具。

(3)人造單晶金剛石(MCD)模
80年代末期,由英國的戴比爾斯公司與日本的住友電工合作開發了一種新型的金剛石模坯,具有天然金剛石的特性,而且鉆石表面是絕對規則的,工作狀況很好,還有較強的耐磨損能力。其適用范圍等同于直徑在0.5mm以下的天然金剛石,而原料價格遠低于天然金剛石。

(4)硬質合金模
硬質合金在20世紀初進入市場,到了50年代已取代了鋼模,其生產工藝不斷更新,質量不斷提高,成為了咸菜工業中的主要材料。拉絲模模具中鈷的添加量越少,模具質地越硬,但過少模具又會變脆。另外,碳化鎢微粒越細,硬度越高。

(5)陶瓷模
近年來,在日本推出了陶瓷拉絲模,它的造價比人造聚晶模低很多。盡管這種拉絲模在拉制過程中并非很重要,但卻在絞線機及類似機器的壓緊、絞合及導向工序中起到了重要作用。

(7)表面強化
由于天然金剛石及優良的人造聚晶金剛石價格比硬質合金高許多,因而多年來人們采用各種手段來改變硬質合金拉絲??妝礱嫻暮轄鴣煞旨壩倉屎轄鵠磕5慕峁?,提高其壽命,以適合高速拉絲的需要。

1968年至1978年間世界上開始對硬質合金滲硼,我國于1978年在天津第一鋼絲繩廠進行滲硼實驗。在相同條件下進行對比試驗,一般平均提高2-3倍。滲硼法在清洗中比較困難。1986年,國際上采用真空狀態下物理氣相沉積涂層(PVD)和化學氣相沉積涂層(CVD)法在拉絲??啄諭慷埔徊閭薊訓姆椒?,使??子捕雀?、耐磨性好、致密性好。但這種方法需要造價較高的專用設備,要求工藝嚴格,否則不易達到理想效果跑。
近年來,隨著化學汽相沉積法沉積金剛石薄膜技術的,綜合考慮模具成本和使用效果,比較合理的做法是在硬質合金拉絲模內孔表面涂覆一層均勻的、附著力能滿足使用要求的金剛石薄膜。也有的科研工作者從改變拉絲模的結構出發,以提高拉絲模的壽面,如:旋轉拉絲模、可拆卸式裝配模等。
一般拉說,拉絲模材質的選取要同時考慮拉絲模的材質和所要拉制物品的材質,在能夠保證所拉物品具有較為光澤的表面基礎上,最好能夠保證拉絲模的壽命;而且兩者的耐磨性也不能相差特別大,這樣就可以避免兩者發生過量磨損,而使產品實效或使拉絲模發生破壞或報廢;同時我們也要考慮經濟方面的因素,在保證能夠正常生產的前提下,使得利益得到最大化而使成本最低。

3. 拉絲模的孔型設計

拉絲模的孔型設計理論經歷了兩個階段:曲線型和直線型。
(1) 曲線型(即R型)
拉絲模曲線型孔型設計理論自20世紀40年代由美國機械工程是設計發明,之后得到廣泛應用。50-60年代,前蘇聯和東歐一些國家大都采用曲線型孔型。50年代初,我國吸收了前蘇聯的先進技術,即在拉絲模的研磨中使孔型的各區域圓滑過渡,必須把入口區、潤滑區、工作區、定徑區、出口區等五部分的交接處用半徑很大的圓弧連接,使孔型的縱剖面線形成一個具有不同曲率半徑的大弧線。這種孔型在當時的拉絲速度下是適合的。但70年以后,國外的拉絲速度一般能達到1000m/min甚至更高,原有的曲線型孔型理論已不再適合高速拉絲的需要,模具壽命短,頻繁停車換模,不能穩定地高速生產,淫才發展新的孔型理論已是必然。
我國的拉絲模生產基本上是沿用前蘇聯50年的工藝規范,至今沒有多大改變,目前拉絲模生產仍以手工操作為主,制模設備陳舊落后,??妝礱媧植詼戎蹈?,模套尺寸沒有統一標準。一些廠家從國外引進告訴拉絲機,只有采用進口拉絲模才能達到設計指標,如果采用國內拉絲模,則必須降低拉絲速度,因而直線型啦什么的優勢逐漸被認識。
(2) 直線型
1980年美國馬克維羅(T·Maxwall)和肯尼思(E·G·Kennth)提出了適用高速拉絲的直線型孔型理論,這種理論在國外工業發達國家的拉絲工業中得到了廣泛的應用。近年來,通過對從美國、日本、德國、、瑞典等國引進的拉絲模實測表明,這些國家采用的拉絲??仔褪侵畢咝?。
直線型拉絲模由:入口區、壓縮區、定徑區、倒錐、出口區等幾部分組成,如圖1所示。


壓縮區、定徑區、倒錐是拉絲模最為關鍵的部分,入口區和出口區次之。各部分的縱剖面線必須是直線;相鄰部分的交接處應呈明顯夾角,甚至可以是尖銳的;入口區的角度比R型大,為60º-90º;去掉了R型的潤滑區,將壓縮區(即工作區)比R型加長50%左右,潤滑膜的建立引向入口區和壓縮區,以形成更致密的潤滑膜,適應高速拉絲的需要;定徑區呈圓柱狀,改變了R型定徑區的錐型;增加了倒錐,其功能是防止拉制完成的線材在離開定徑區和遇到鋼渣時遭到損壞。
綜合以上的曲線型和直線型拉絲模;在低速拉拔時,材料的變形量對于拉絲后的質量沒有太大的影響,因此可以選用曲線型;但是在效率就是效益的市場經濟刺激下,曲線型拉絲模越來越受到冷落,取而代之的是直線型拉絲模,因為這種拉絲模在拉制同一絲徑的金屬絲是具有相對較小的變形量,這樣就較容易拉拔,而且后面出現斷絲的幾率要大大減小。
拉絲模的定徑帶長度對于拉絲模模具使用壽命有至關重要的影響;過短則使用壽命短;過長增加拉拔阻力和能耗。
拉絲模的工作錐度對于拉絲模壽命也具有重要影響。拉拔線材時工作錐角度太大(相當于壓縮率太小),使線材進入拉絲模的接觸點太靠近定睛帶(例如用14º模產生16º的壓縮率)。在這個例子中,相對來說變形區過短,使線材變形速率加快,并產生大量熱,容易導致潤滑實效。若冷卻不良,會影響咸菜的組織結構,并加劇模具消耗。若模角再大或壓縮率再小,會使接觸點更接近定徑帶,線材在流向定徑帶的過程中,由于錐角的影響,線材難于平穩過渡到定徑區域,容易引起咸菜內凹,導致縮徑,如果材料強度太低也會導致產生縮徑或橢圓現象。盡管潤滑區相對加長,最終導致潤滑失效,表面裂紋、刮傷,模耗加劇,絲徑難以控制。
工作錐角太小,導致進線接觸點靠近工作錐上端,使變形區相對加長,使拉絲機對鋼絲產生的殘余功增多,,加大拉絲機功耗。另外潤滑區減小,減弱潤滑效果,在變形區某一點將耗盡殘存線材表面潤滑粉。當拉應力過大時,在定徑區域容易引起軸向伸長,出現縮徑和橢圓問題,最終將導致潤滑不良,產生金屬碎屑及斷絲、過熱、縮絲。


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產品應用范圍:應用于電線,電纜,電磁線,切割線,鋼簾線等線材生產;電工合金,鎢鉬材料,不銹鋼絲等金屬壓延拉伸行業;