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拉絲模具經(jīng)安裝調(diào)試后,可以正常生產(chǎn)合格的工件,這一過(guò)程稱為模具的服役。一般情況下,我們總是希望模具能有足夠長(zhǎng)的服役期限,以滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要。

但是模具在制造過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生某些缺陷,或者在服役過(guò)程中逐漸出現(xiàn)了某些缺陷,如微裂紋、輕度磨損、變形等等,在此狀況下模具雖有隱患但仍能繼續(xù)工作,這種雖有缺陷但未喪失服役能力的狀態(tài)稱為模具的損傷。

拉絲模具因某種原因損壞,或者模具損傷積累至一定程度導(dǎo)致模具損壞,無(wú)法繼續(xù)服役,稱為模具的失效。在生產(chǎn)中,凡模具的主要工作部件損壞,不能繼續(xù)沖壓出合格的工件時(shí),即認(rèn)為模具失效。沖壓模具的失效形式一般為塑性變形、磨損、斷裂或開(kāi)裂、金屬疲勞及腐蝕等等。

拉絲模具的失效按照發(fā)生時(shí)間的早晚,大致可分為兩類(lèi):正常失效和早期失效。

拉絲模具經(jīng)過(guò)大量的生產(chǎn)使用,因摩擦而自然磨損或緩慢地產(chǎn)生塑性變形及疲勞裂紋,達(dá)到正常使用壽命之后失效是屬于正常的現(xiàn)象,為正常失效。模具未達(dá)到設(shè)計(jì)使用規(guī)定的期限,既產(chǎn)生崩刃、碎裂、折斷等早期破壞;或因嚴(yán)重的局部磨損和塑性變形而無(wú)法繼續(xù)服役,為早期失效。對(duì)于早期失效的模具,必須查找其產(chǎn)生的原因,努力采取補(bǔ)救的措施。

天然金剛石拉絲模,選用優(yōu)質(zhì)天然金剛石為材料,具有耐磨性強(qiáng)、光潔度高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),是電線電纜及各種拉絲廠家不可或缺的工具;人造金剛石拉絲模,選用高強(qiáng)度人造金剛石聚晶做模心材料,具有硬度高、導(dǎo)熱性好、耐磨性強(qiáng)不易破碎、使用壽命長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn),適用于拉制各種金屬線材。

與國(guó)外產(chǎn)品相比,國(guó)產(chǎn)拉絲模模坯存在以下明顯不足:

1、入口角小。由于在拉拔過(guò)程中線材首先和模芯入口區(qū)接觸,入口區(qū)錐角小,不但增大了線材與內(nèi)孔的接觸面積,使摩擦力增大,而且妨礙潤(rùn)滑劑的帶入,使拉絲過(guò)程中的潤(rùn)滑效果變差,嚴(yán)重影響模具使用壽命。

而國(guó)外拉絲模產(chǎn)品的入口角增大,有效地避免了線材與拉絲模的擦傷,而且?guī)�入了更多的�?rùn)滑劑,增強(qiáng)了潤(rùn)滑效果,減少了模芯磨損。這種改變提高了線材的表面質(zhì)量,同時(shí)也提高了拉絲模的使用壽命。

2、工作區(qū)短小。與國(guó)內(nèi)同種規(guī)格的拉絲模相比,國(guó)外拉絲模工作區(qū)的長(zhǎng)度普遍要長(zhǎng)許多。較長(zhǎng)的工作區(qū)有利于線材在拉拔過(guò)程中摩擦力的減少與均勻分布,降低拉絲模內(nèi)孔的磨損,提高模具壽命。較長(zhǎng)窄的工作區(qū)能減小線材和拉拔模的間隙,可在大的壓力下迫使較多的潤(rùn)滑劑進(jìn)入線材與內(nèi)孔中間,從而造成更好的潤(rùn)滑壓力。由內(nèi)孔出去的線材溫度較低,拉拔力減小,拉拔過(guò)程中金屬的流動(dòng)較為均勻,有利于拉拔速度的提高和線材表面質(zhì)量的改善。此外,這種類(lèi)型的工作區(qū)設(shè)計(jì)還能防止?jié)櫥瑒�從拉絲模的進(jìn)口端退出。

而我國(guó)模具由于工作區(qū)短小,造成孔內(nèi)有效使用面積較小,不僅增加了摩擦力,加劇磨損,而且浪費(fèi)原材料,增大了成本投入。

3、定徑區(qū)不明顯。定徑區(qū)是線材確定最終尺寸的最后環(huán)節(jié),定徑區(qū)的短小且不平直將直接影響到線材的最終質(zhì)量。短小的定徑帶容易造成產(chǎn)品尺寸超差,并使拉拔模很快磨損報(bào)廢。明顯且平直的定徑區(qū)能夠生產(chǎn)出高精度和高表面質(zhì)量的線材,而且有利于減小磨損,大大提高拉絲模的使用壽命。

從德國(guó)產(chǎn)拉絲模與我國(guó)湘鋼產(chǎn)拉絲模的磨損曲線對(duì)比可知,兩種拉絲模在相同的拉拔條件下工作:工件材質(zhì):65號(hào)鋼線材;拉拔速度:3.64m/s;拉拔用潤(rùn)滑劑:肥皂粉;拉拔前表面涂層:硫酸酸洗、磷化、涂硼砂。測(cè)試結(jié)果表明,拉絲模的結(jié)構(gòu)對(duì)拉絲模的使用有很大的影響。德國(guó)產(chǎn)拉絲模的使用壽命比湘鋼產(chǎn)拉絲模的使用壽命高2.72倍。上述比較分析證明:通過(guò)拉絲模內(nèi)孔的孔型優(yōu)化可以降低拉絲模的磨損率,延長(zhǎng)拉絲模的使用壽命。因此,進(jìn)行拉絲模的孔型優(yōu)化,提高拉絲模的制造精度,可以節(jié)約生產(chǎn)成本,大幅度提高生產(chǎn)效率,對(duì)我國(guó)線材工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1、拉軟金屬(如金銀)時(shí)鋼模就夠用,鋼模上可以有多個(gè)不同孔徑的孔。

2、硬質(zhì)合金�！�—拉制鋼絲(鋼線)一般采用硬質(zhì)合金模具(Tungsten carbide nib),這種模具的典型結(jié)構(gòu)為一個(gè)圓柱形(或略帶錐度)的硬質(zhì)合金模芯緊密地鑲嵌在一個(gè)圓形鋼套(case)中,模芯內(nèi)孔中有喇叭口(Bell radius)、入口錐(Entrance angel)、變形(工作)錐(approach angle)、定徑帶(bearing)及出口角(back relief)。

3、鋼絲�！�—拉有色金屬線,如銅、鋁,也較多采用和鋼絲模類(lèi)似的拉絲模,內(nèi)孔形狀有些差異。

4、聚晶�！�—拉細(xì)線可用到聚晶模(人造鉆石),還有用到天然鉆石的拉絲模。

拉絲模用途廣泛,如電子器件、雷達(dá)、電視、儀表及航天等所用的高精度絲材以及常用的鎢絲、鉬絲、不銹鋼絲、電線電纜絲和各種合金絲都是用金剛石拉絲模拉制出來(lái)的,金剛石拉絲模由于采用天然金剛石作原料,從而具有極強(qiáng)的耐磨性,使用壽命極高。

中國(guó)是線材生產(chǎn)大國(guó),產(chǎn)量居世界前列。中國(guó)拉絲模制造工業(yè)從八十年代起發(fā)展較快,隨著拉絲模制造水平的不斷提高和生產(chǎn)工藝的不斷改善,中國(guó)的拉絲模制造技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展,尤其是在拉絲模的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等方面有了長(zhǎng)足進(jìn)步。但總的來(lái)說(shuō)與國(guó)外還有不小的差距。盡管?chē)?guó)外生產(chǎn)的拉絲模種類(lèi)與國(guó)內(nèi)的差不多,但所用材料和工藝過(guò)程更加先進(jìn),拉絲模的加工精度、耐用性、耐磨性等指標(biāo)均優(yōu)于中國(guó)的產(chǎn)品。因此,加強(qiáng)制模管理,提高拉絲模質(zhì)量水平,推動(dòng)制模工藝技術(shù)的進(jìn)步,是制模工業(yè)當(dāng)前面臨的重要課題。

經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展,已出現(xiàn)了很多新型拉絲模材質(zhì)。按照材料種類(lèi),可將拉絲模分為合金鋼模、硬質(zhì)合金模、天然金剛石模、聚晶金剛石模、CVD金剛石模和陶瓷模等多種。新型材料的開(kāi)發(fā)極大的豐富了拉絲模的應(yīng)用范圍并提高了拉絲模的使用壽命。

1、合金鋼模

合金鋼模是早期的拉絲模制造材料。用來(lái)制造合金鋼模的材料主要是碳素工具鋼和合金工具鋼。但是由于合金鋼模的硬度和耐磨性差、壽命短,不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的需要,所以合金鋼模很快被淘汰,在生產(chǎn)加工中已幾乎看不到合金鋼模。

2、硬質(zhì)合金模

硬質(zhì)合金模由硬質(zhì)合金制成。硬質(zhì)合金屬于鎢鈷類(lèi)合金,其主要成分是碳化鎢和鈷。碳化鎢是合金的"骨架",主要起堅(jiān)硬耐磨作用;鈷是粘結(jié)金屬,是合金韌性的來(lái)源。因此,硬質(zhì)合金模與合金鋼模相比具有以下特性:耐磨性高、拋光性好、粘附性小、摩擦系數(shù)小、能量消耗低、抗蝕性能高,這些特性使得硬質(zhì)合金拉絲模具有廣泛的加工適應(yīng)性,成為當(dāng)今應(yīng)用最多的拉絲模模具。

硬質(zhì)合金拉絲模的主要牌號(hào)YG8、YG6、YG3,其次是YG15、YG6X、YG3X,研制一些新牌號(hào),如用于高速 拉絲的新牌號(hào)YL,還有從國(guó)外引進(jìn)的拉絲模牌號(hào)CS05(YLO.5),CG20(YL20),CG40(YL30);ZK10、ZK20/ZK30。

3、天然金剛石模

天然金剛石是碳的同素異形體,用它制作的模具具有硬度高、耐磨性好等特點(diǎn)。但天然金剛石的脆性較大,較難加工,一般用于制造直徑1.2mm以下的拉絲模。此外,天然金剛石價(jià)格昂貴,貨源緊缺,因此天然金剛石模并不是人們最終所尋求的即經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的拉絲工具。

4、聚晶金剛石模

聚晶金剛石是用經(jīng)過(guò)認(rèn)真挑選的質(zhì)量?jī)?yōu)良的人造金剛石單晶體加上少量硅、鈦等結(jié)合劑,在高溫高壓的條件下聚合而成。聚晶金剛石的硬度很高,并有很好的耐磨性,與其它材料相比它具有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):由于天然金剛石的各向異性,在拉絲過(guò)程中,當(dāng)整個(gè)孔的周?chē)�都處在工作狀態(tài)下時(shí),天然金剛石在孔的某一位置將發(fā)生擇優(yōu)磨損;而聚晶金剛石屬于多晶體、具有各向同性的特點(diǎn),從而避免了模孔磨損不均勻和�？撞粓A的現(xiàn)象發(fā)生。與硬質(zhì)合金相比,聚晶金剛石的抗拉強(qiáng)度僅為常用硬質(zhì)合金的70%,但比硬質(zhì)合金硬250%,這樣,使得聚晶金剛石模比硬質(zhì)合金模有更多的優(yōu)點(diǎn)。用聚晶金剛石制成的拉絲模耐磨性能好,內(nèi)孔磨損均勻,抗沖擊能力強(qiáng),拉絲效率高,而且價(jià)格比天然金剛石便宜許多。因此,聚晶金剛石模在拉絲行業(yè)中應(yīng)用廣泛。

5、CVD涂層模

CVD(化學(xué)氣相沉積法)涂層拉絲模是新近發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù),其主要方法就是在硬質(zhì)合金拉絲模上涂層金剛石薄膜。金剛石薄膜是純金剛石多晶體,它既具有單晶金剛石的光潔度、耐溫性,又具有聚晶金剛石的耐磨性和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),在代替稀有的天然金剛石制備拉絲模工具方面取得很好的效果,它的廣泛使用將為拉絲模行業(yè)帶來(lái)新的活力。

6、陶瓷材料模

高性能的陶瓷材料具有硬度高、耐磨性好、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、高溫力學(xué)性能優(yōu)良和不易與金屬發(fā)生粘結(jié)等特點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于難加工材料的加工。

近三十年來(lái),由于在陶瓷材料制造工藝中實(shí)現(xiàn)了對(duì)原料純度和晶粒尺寸的有效控制,開(kāi)發(fā)了各種碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、晶須或少量金屬的添加技術(shù)。以及采用多種增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)制等,使陶瓷材料的強(qiáng)度、韌性、抗沖擊性能都有了較大提高。

從國(guó)外研究結(jié)果看,陶瓷材料已廣泛應(yīng)用于模具領(lǐng)域,在日本、美國(guó)、法國(guó)等國(guó)家已有多項(xiàng)專(zhuān)利。雖然陶瓷拉絲模在中國(guó)還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用,但是隨著制造技術(shù)的不斷提高,陶瓷將會(huì)是適合拉絲工業(yè)的良好的拉絲模材料。

陶瓷拉絲模在拉絲過(guò)程中不容易與金屬線材發(fā)生粘附,有利于提高金屬絲材表面性能,尤其是在高溫下拉制有色的硬質(zhì)材料(如W、Mo絲等)。用陶瓷拉絲模拉拔有色金屬材質(zhì)可以避免硬質(zhì)合金拉絲模的缺陷,并且可以延長(zhǎng)拉絲模壽命、提高材質(zhì)的表面質(zhì)量。

不同材質(zhì)的模芯對(duì)拉絲模壽命的影響

拉絲模常用的模芯材料主要有硬質(zhì)合金、天然金剛石、人造金剛石等。在選擇拉絲模時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的加工工序,被加工的線絲的材質(zhì)性能,以及線絲的質(zhì)量要求來(lái)選擇模芯材料。合理選擇 模芯材料,是延長(zhǎng)其使用壽命的主要途徑。

以下分別介紹不同材質(zhì)的模芯對(duì)拉絲模壽命影響

1、硬質(zhì)合金

拉絲模用的硬質(zhì)合金為鈷含量較低的碳化物 - 鈷類(lèi)合金,它具有較好的耐磨性、抗沖擊性、拋 光性和抗腐蝕性能,易于修復(fù),價(jià)格低廉,是常用拉絲模芯制作材料,廣泛應(yīng)用于粗、中絲的拉伸。研究表明,通過(guò)改善硬質(zhì)合金成分和組織結(jié)構(gòu),控制碳含量的波動(dòng)值,細(xì)化碳化物的顆粒,可以提高材質(zhì)的性能,延長(zhǎng)其使用壽命。國(guó)內(nèi)外采用熱等靜壓(HIP) 處理、超細(xì)晶工藝及加入稀土元素來(lái)降低孔隙度,細(xì)化晶粒,提高合金的硬度,減小摩擦系數(shù);并利用化學(xué)氣相沉積(CVD) 法和物理氣相沉積( PVD) 法在硬質(zhì)合金表面形成金剛石薄膜或氮化鈦涂層,提高合金的表面強(qiáng)度。

2、天然金剛石

天然金剛石俗稱鉆石,是自然界最硬的物質(zhì),具有很高的耐磨性和熱傳導(dǎo)率,用于鎢鉬絲拉伸時(shí)能改善絲材的表面質(zhì)量,提高絲材性能及尺寸精度,主要用于拉伸細(xì)絲及成品絲。但它性質(zhì)非常脆,抗沖擊性能差,而且硬度具有各向異向性,做拉絲模時(shí)易磨損不勻。加之金剛石稀少,價(jià)格昂貴,加工困難,因此在拉伸中、粗絲方面受到限制。

3、人造金剛石

人造金剛石又稱聚晶金剛石,它是由許多單晶微粒無(wú)定向聚合而成的多晶體,具有較高的強(qiáng)度和硬度,耐沖擊性較強(qiáng),性質(zhì)均勻、綜合性能良好。在拉伸中、細(xì)絲時(shí),使用壽命比金剛石模和硬質(zhì)合金模高,且絲材尺寸穩(wěn)定,表面質(zhì)量好。但人造聚晶金剛石的晶粒較粗大,拋光困難,拉伸細(xì)絲的表面光潔度不如天然金剛石。通過(guò)細(xì)化晶粒,可提高拋光性能,在中、細(xì)絲的拉絲模上取代天然金剛石,大大降低成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量。

各種拉絲模的材質(zhì)各有特點(diǎn)。其中,天然金剛石拉絲模的價(jià)格最為昂貴,加工也極其困難,同時(shí)因?yàn)樘烊唤饎偸�的各向異�?在徑向范圍內(nèi)硬度差別很大,容易在某一方向上產(chǎn)生劇烈磨損,所以天然金剛石模只適用于加工直徑很小的絲材。硬質(zhì)合金模硬度較低,用硬質(zhì)合金模拉拔的線材質(zhì)量較高,表面粗糙度低,但硬質(zhì)合金模的耐磨性較差,模具的使用壽命短。聚晶金剛石模的硬度僅次于天然金剛石,因其具有各向同性的特點(diǎn),不會(huì)產(chǎn)生單一徑向磨損加劇的現(xiàn)象,但其價(jià)格十分昂貴,加工困難,制造成本很高。CVD涂層拉絲模因具有金剛石的性能而具有良好的耐磨性,拉拔線材的表面粗糙度較低,但是CVD涂層拉絲模的制作工藝復(fù)雜,加工困難,成本較高;當(dāng)涂層磨耗后模具將迅速磨損,不僅難以保證加工質(zhì)量,而且不能重復(fù)使用,只能報(bào)廢。陶瓷材料具有比硬質(zhì)合金高的硬度和耐磨性,制作成本低廉,是介于金剛石與硬質(zhì)合金之間的制作拉絲模的優(yōu)良材料。但由于陶瓷材料的韌性差、熱沖擊差且加工困難,至今尚未獲得大范圍應(yīng)用。各種拉絲模材質(zhì)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 幾種拉絲模材料的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

拉拔模材質(zhì)-優(yōu)點(diǎn)-缺點(diǎn)-應(yīng)用范圍

合金鋼模-制作簡(jiǎn)便-耐磨性差、壽命短-基本淘汰

天然金剛石-硬度高、耐磨性能好-脆性大,加工難-直徑1.2mm以下的線模

硬質(zhì)合金-拋光性好、能量消耗低-耐磨性差、加工困難-各種直徑線材

聚晶人造金剛石-硬度高、耐磨性好-加工困難、成本高-小型線材、絲材

CVD涂層材料-光潔度高、耐溫性好-工藝復(fù)雜、加工困難-小型線材、絲材

陶瓷材料-耐磨、耐高溫、耐腐蝕性好-熱沖擊、韌性差、加工難-沒(méi)有大范圍應(yīng)用

在小型線材、絲材的拉拔加工中,天然金剛石、聚晶金剛石和CVD涂層模是常用的拉絲模材料。在拉拔小直徑絲材時(shí),CVD涂層金剛石�？朔�了天然金剛石模的各向異性,同時(shí)具有優(yōu)良的強(qiáng)度和硬度,拉拔產(chǎn)量最高,表面質(zhì)量也達(dá)到要求。試驗(yàn)證明,CVD涂層金剛石拉絲模的壽命等同于天然金剛石模具,產(chǎn)品合格率高,表面質(zhì)量?jī)?yōu)于國(guó)產(chǎn)聚晶金剛石。因此,對(duì)于小直徑絲材拉拔加工,CVD涂層金剛石拉絲模是較為理想的選擇。

盡管拉絲模可用于加工各種鋼鐵、銅、鎢、鉬等金屬和合金材料,但不同材質(zhì)的拉絲模各有其適用的加工范圍,不同材質(zhì)的拉絲模加工相同的線材時(shí)其磨損形態(tài)和使用壽命存在很大差別,因此合理選用拉絲模材質(zhì)是保證成功應(yīng)用的關(guān)鍵。不同材質(zhì)的拉絲模都有其相對(duì)合理的加工對(duì)象。拉拔加工的合理性主要指拉絲模與線材兩者的力學(xué)、物理和化學(xué)性能相互匹配,以獲得最長(zhǎng)的模具使用壽命。例如,在拉拔相同直徑的銅絲時(shí),聚晶金剛石模的使用壽命是硬質(zhì)合金模壽命的300~500倍,拉拔鎳絲時(shí)僅為80~100倍,拉拔鉬絲時(shí),其壽命只有硬質(zhì)合金模壽命的50~80倍,而拉拔碳鋼時(shí),聚晶金剛石模的壽命只有硬質(zhì)合金模的20~60倍。由于國(guó)內(nèi)對(duì)拉拔模與線材的匹配理論缺乏系統(tǒng)研究,導(dǎo)致了盲目選擇,造成資源浪費(fèi)。拉絲模的摩擦磨損情況十分復(fù)雜,一般分為破壞和摩擦磨損兩大類(lèi)。拉絲模的破壞又可以分為環(huán)狀破壞、拉伸破壞、剪切破壞和支撐面破壞等,摩擦磨損可分為磨耗磨損、磨擦磨損、腐蝕磨損、擦傷和細(xì)顆粒產(chǎn)生的磨損等。工作條件(線材材料、拉絲模材質(zhì)、潤(rùn)滑劑等)的不同,使得拉絲模的磨損和破壞都有其獨(dú)特的過(guò)程。拉絲模的磨損破壞之間的相互關(guān)系,在本質(zhì)上是相互關(guān)聯(lián)的。拉絲模內(nèi)部的情況可能非常微妙,一些因素可能會(huì)同時(shí)起作用,它們的疊加作用非常復(fù)雜,不易理解�？赡芤粋�(gè)因素的作用會(huì)掩蓋其他因素的作用,上述幾種破壞和摩擦磨損的形式可能經(jīng)常交織在一起,為分析拉絲模的破壞磨損機(jī)理增加了難度。但總的來(lái)說(shuō),各種材質(zhì)拉絲模的耐磨性由高到低的排序是:金剛石拉絲模(沒(méi)有考慮天然金剛石各向異性的問(wèn)題)——陶瓷拉絲模——硬質(zhì)合金�！�—已淘汰的合金鋼模。

通過(guò)對(duì)拉絲模的材質(zhì)的研究,拉絲模正在向著高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性發(fā)展,各種符合要求的新材料層出不窮,拉絲模的耐磨性大幅度提高,磨損、破壞的時(shí)間明顯延遲,拉絲模壽命不斷增加,加工精度也有了一定的提高。拉拔加工的適用范圍正逐步擴(kuò)大,從粗到細(xì)各種規(guī)格的線材都可以加工,并出現(xiàn)了用于加工不規(guī)則線材的異型模。

隨著改革、開(kāi)放的深入進(jìn)行,國(guó)內(nèi)相繼引進(jìn)了工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家制造的拉絲模及相應(yīng)的模孔檢測(cè)儀器。通過(guò)對(duì)國(guó)外拉絲模孔型的剖析,使我們了解到現(xiàn)代拉絲�？仔偷脑O(shè)計(jì)思想,為提高中國(guó)拉絲模的設(shè)計(jì)水平提供了借鑒。

拉絲模芯的結(jié)構(gòu)按工作性質(zhì)可分為"入口區(qū)、潤(rùn)滑區(qū)、工作區(qū)、定徑區(qū)、出口區(qū)"五個(gè)區(qū)間。拉絲模的內(nèi)徑輪廓很重要,它決定著壓縮線材所需的拉力,并影響拉拔后線材中的殘余應(yīng)力。模芯各區(qū)的作用分別是:入口區(qū),方便穿線及防止鋼絲從入口方向擦傷拉絲模;潤(rùn)滑區(qū),通過(guò)它使鋼絲易于帶入潤(rùn)滑劑;工作區(qū),是�？椎闹饕�部分,鋼絲的變形過(guò)程在這里進(jìn)行,即將原始截面減小到所要求的截面尺寸。在拉拔圓錐面金屬時(shí),工作區(qū)內(nèi)金屬的體積所占的空間是一個(gè)圓臺(tái),該空間稱為變形區(qū)。工作區(qū)內(nèi)的圓錐半角α(又稱為模孔半角)主要用于確定拉拔力的大小;定徑區(qū)的作用在于取得被拉拔鋼絲的準(zhǔn)確尺寸;出口區(qū)是用于防止鋼絲出口不平穩(wěn)而刮傷鋼絲表面。

隨著拉絲速度的提高,拉絲模的使用壽命成為突出的問(wèn)題。美國(guó)人T Maxwall和E G Kennth提出了適應(yīng)高速拉絲的新拉絲�？仔屠碚�,即"直線型"理論。根據(jù)該理論制作的拉絲模具有下列特點(diǎn):

1、入口區(qū)、潤(rùn)滑區(qū)合二為一,具有使?jié)櫥�角減小的趨勢(shì),使?jié)櫥瑒┻M(jìn)入工作區(qū)前就受到一定壓力,從而起到更好的潤(rùn)滑效果。

2、入口區(qū)和工作區(qū)加長(zhǎng),以建立較好的潤(rùn)滑壓力,其角度按拉絲材質(zhì)和每道次壓縮率分別進(jìn)行優(yōu)選。

3、定徑區(qū)必須平直且長(zhǎng)度合理。

4、各部分縱面線都必須是平直的。

國(guó)內(nèi)拉絲行業(yè)對(duì)"直線型"和"弧線型"拉絲模進(jìn)行了廣泛的討論,其中爭(zhēng)議較大的是工作區(qū)的形狀和工作區(qū)與定徑區(qū)交界處的形狀。不少人對(duì)"直線型"模持肯定態(tài)度。但筆者認(rèn)為兩種類(lèi)型的拉絲模均有著各自的特點(diǎn)及所適用的場(chǎng)合,不加分析地作出結(jié)論,末免有失偏頗。

模芯工作區(qū)呈"弧線型",會(huì)使金屬在變形區(qū)內(nèi)的流動(dòng)更加曲折,導(dǎo)致附加剪切變形及多余變形功的增大,繼而使拉拔應(yīng)力增大(一般較"直線型"模增大10~30%)。而"直線型"模工作區(qū)輪廓線上各點(diǎn)的斜率相同,這樣當(dāng)我們確定了最佳工作區(qū)圓錐半角α?xí)r,便可在最小的應(yīng)力狀態(tài)下拉拔金屬;而"弧線型"模由于其輪廓線上各點(diǎn)的曲率不同,故無(wú)法使整個(gè)工作區(qū)存在這樣一個(gè)最佳工作區(qū)圓錐半角α。從有利于金屬的流動(dòng)和減小拉拔應(yīng)力的角度出發(fā),國(guó)外在道次壓縮率為10~35%(大多數(shù)金屬絲的變形均在此范圍內(nèi))及拉拔中、粗規(guī)格的金屬絲時(shí),一般均采用"直線型"工作區(qū)。

而采用"弧線型"工作區(qū)時(shí),金屬在內(nèi)孔中的變形可隨其加工硬化程度的增加而逐漸減小,內(nèi)孔壁上的壓力分布和磨損都比較均勻,故"弧線型"工作區(qū)耐磨性好。特別是當(dāng)?shù)来螇嚎s率較小時(shí)(小于10%),采用"弧線型"工作區(qū),可在工作區(qū)圓錐半角α較小的情況下獲得足夠長(zhǎng)的變形區(qū)。加之"弧線型"工作區(qū)具有適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn),故在道次壓縮率較大(大于35%)或較小(小于10%)及拉拔鋼絲時(shí),還是應(yīng)該采用"弧線型"模。