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[拉絲模具] 影響拉線模使用壽命因素的分析
P:2008-06-27 09:42:26
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| <DIV align=center>影響拉線模使用壽命因素的分析</DIV> |
1、前言 拉線模是電線電纜行業(yè)生產(chǎn)線材的重要工具，它是實現(xiàn)正常的連續(xù)拉伸，保證拉伸制品質(zhì)量的關(guān)健。要使拉線模達(dá)到最佳的使 用壽命，獲得高質(zhì)量的拉伸制品，不僅取決于拉線模本身的材質(zhì)，還決定于模子的孔型設(shè)計和使用時的其它配合條件。 目前，隨著高速拉絲機的廣泛應(yīng)用，拉線模使用壽命的長短問題日益突出。本文結(jié)合銅線材廠家的生產(chǎn)實際以及國內(nèi)外拉線模 具的一些新發(fā)展，對影響拉線模使用壽命的因素作一簡要分析。 2、拉線模的質(zhì)量對其使用壽命的影響 拉線模本身質(zhì)量是影響其使用壽命的一個重要因素拉線模的質(zhì)量與模芯材料、孔型設(shè)計及加工工藝有關(guān)，改善模芯材質(zhì)，設(shè)計 合理的孔型結(jié)構(gòu)及改進(jìn)加工技術(shù)，均有利于提高模子的使用壽命和線材質(zhì)量。 2.1 模芯材料 目前，國內(nèi)生產(chǎn)銅線所使用的拉絲模的模芯材料以硬質(zhì)合金、天然金剛石和人造聚晶金剛石為主。 硬質(zhì)合金是硬度很高的碳化鎢和金屬鉆的粉末結(jié)體。它具有高的硬度、很好的耐磨性及較強的抗沖擊性，價格低廉，是一種極 佳的拉線模制作材料，廣泛應(yīng)用于拉拔粗、中線材。目前，國外采用熱等靜壓（HIP)處理、超細(xì)晶工藝來降低孔隙度，提高合金硬 度，以及加入稀有金屬、發(fā)展表面涂層工藝，提高合金的硬度。研究表明，通過改善硬質(zhì)合金成分和組織結(jié)構(gòu)，控制碳含量的波動 值，細(xì)化碳化物的顆粒，可以提高材質(zhì)的性能，延長其使用壽命。 天然金剛石具有硬度高、耐磨性好的特點，拉制的線材表面光潔度很高。由于天然金剛石在結(jié)構(gòu)上具有各向異性,導(dǎo)致其硬度也 呈各向異性,使�？椎哪p不均勻,制品不圓整.加之價格昂貴、稀少，一般用作表面質(zhì)量要求高的細(xì)線拉線�；虺善防�模。 人造聚晶金剛石是無定向的多晶體。它具有硬度高，耐磨性好，抗沖擊能力強的優(yōu)點。在硬度上不存在各向異性，磨損均勻，模具 使用壽命長，適用于高速拉拔[t4]。由于國產(chǎn)聚晶模坯存在晶粒粗大、拋光性能差等質(zhì)量問題，目前國內(nèi)廠家多使用聚晶模作過渡 模，而不用作成品模。但隨著聚晶模內(nèi)在質(zhì)量和加工水平的提高，有取代昂貴的天然金剛石作成品模使用的趨勢。 2.2 拉線模的孔型設(shè)計 在相同材質(zhì)條件下采用不同的孔型設(shè)計，模子使用壽命相差甚遠(yuǎn)。因此，改進(jìn)孔型設(shè)計是提高模具使用壽命的一條重要途徑。 拉絲�？仔鸵话惴譃榍�（即R型系列）和直線型（即錐型系列）。如圖1所示。  圖1拉線�？仔偷姆N類 從線材在拉線模內(nèi)變形均勻的角度分析，似乎曲線型較直線型好，因此，我國過去普遍采用前蘇聯(lián)上世紀(jì)50年代使用的R型系列 來制汀拉比模制作規(guī)范。這種孔型是在當(dāng)時“圓滑過渡”的理論指導(dǎo)下設(shè)計出來的，其孔型結(jié)構(gòu)按工作性質(zhì)可分為“人口區(qū)、潤滑 區(qū)、工作區(qū)、定徑區(qū)、出日區(qū)”五個部分，各部交界處要求“倒棱”，圓滑過渡，把整個孔型研磨成一個很大的、具有不同曲率的 孤面這種孔型的模子在當(dāng)時的拉拔速度條件下，還是可以適用的。到上世紀(jì)70年代末至80年代初，隨著拉線速度的提高，拉線模的 使用壽命就成了突出問題。為了適應(yīng)高速拉線的要求，美國的T.Maxwall和E.G.Kennth提出了“直線型”理論。該理論著重考慮了 拉拔過程中的潤滑作用和磨損因素，指出經(jīng)改進(jìn)后的直線型拉線�？仔蛻�(yīng)具有以下幾個特點: �。�1）孔型各部分的縱剖面線都必須是平直的。平直的工作錐面拉拔力最小。 �。�2）模具各部位的交接部分必須明顯，這樣各部分可以充分發(fā)揮各自作用，避免了過渡角對定徑區(qū)實際長度的減小。 �。�3）延長入口區(qū)和工作區(qū)高度，使線材進(jìn)入模孔工作錐的中間段，利用入口錐角和工作錐角上半部分形成的楔形區(qū)，建立“楔 形效應(yīng)”，在線材表面形成更致密牢固的潤滑膜，減少磨損，適合于高速拉拔。 （4）定徑區(qū)必須平直且長度合理。定徑區(qū)過長，拉線摩擦力增大，線材拉出�？缀笠滓鹂s徑或斷線；定徑區(qū)過短，難以獲得 形狀穩(wěn)定、尺寸精確和表面質(zhì)量良好的線材，同時模孔還會很快磨損超差。采用直線型理論設(shè)計出的拉線模，經(jīng)實踐應(yīng)用，其使用 壽命比R型拉線模提高3-5倍以上。 2.3 模具加工制作水平 模具加工制作水平對模具質(zhì)量的影響，主要體現(xiàn)在兩個方面；一是拉線模的孔型尺寸，二是�？變�(nèi)表面光潔度。 國外拉線模具的研磨工藝普遍采用高速機械研磨機，以及表面鍍以金剛石的金屬磨針，該設(shè)備運行平穩(wěn)，磨針的規(guī)格及使用規(guī)范 化，產(chǎn)品精度高。模子的孔型尺寸利用輪廓記錄儀及孔徑測量儀來檢測，并用檢查拉線模專用的顯微鏡來檢查表面光潔度。 而國內(nèi)許多廠家還在采用落后的設(shè)備，使用手工操作來研磨孔型，因此，存在著以下問題：孔型參數(shù)波動較大，難以加工出平 直的工作錐；定徑區(qū)與工作區(qū)交接處易研磨出過渡角，使線材在定徑區(qū)中產(chǎn)生二次壓縮，增加外摩擦力，減短了定徑區(qū)長度，縮短 模具的使用壽命；磨損的磨針修復(fù)頻度因人而異，使用不規(guī)范，造成孔型的一致性差。檢測手段也落后，只能依靠目測或者放大 鏡、顯微鏡等簡單工具檢測，而且注重的是模內(nèi)表面光潔度，對孔型尺寸不能有效檢測，更談不上控制了。 3、拉伸條件對模具使用壽命的影響 在線材的拉伸過程中，影響模具使用壽命的工藝條件主要有：反拉力P′的作用、道次壓縮率δ、潤滑劑及線材的表面質(zhì)量。 3.1 反拉力P′ 拉伸時線材在�？變�(nèi)受到的作用力有：模壁的正壓力N、摩擦力T、拉拔力P以及反拉力P′(如圖2所示）。   由于反拉力的作用，可明顯降低線模入口處的壓應(yīng)力，并有利于潤滑劑進(jìn)入工作區(qū)，減少線材與模壁摩擦，減緩環(huán)形磨損及模 子破裂情況，延長線模使用壽命。但過大的反拉力，會加大拉線時的拉拔應(yīng)力，易使線材產(chǎn)生縮徑或斷線。 3.2 道次壓縮率 在其它拉伸條件不變時，模壁上的壓應(yīng)力越大，受到的摩擦應(yīng)力也越大，模子磨損越嚴(yán)重。研究表明，模壁上的壓應(yīng)力σN可表 示為  3.3 潤滑劑 在拉伸過程中，潤滑劑的質(zhì)量及潤滑劑的供給是否充足都影響著拉線模的使用壽命。因此要求潤滑劑油基穩(wěn)定，乳化性好，具 有優(yōu)良的潤滑性、冷卻性和清洗性，易于把銅粉末過濾與沉淀，在整個生產(chǎn)過程中始終保持最佳的潤滑狀態(tài)，以便形成一層能承受 高壓力而不被破壞的薄膜，降低工作區(qū)的摩擦力，提高模子使用壽命。 潤滑劑pH值的穩(wěn)定對潤滑效果有很大的影響，因為當(dāng)潤滑乳液中的銅粉沉淀時，會降低潤滑劑中的脂肪量，增加游離堿含量， 使線材表面的潤滑組分易被清洗掉，強烈地降低乳液的潤滑性能。而當(dāng)乳液不穩(wěn)定，脂肪量過高時，乳液將會分層，夾帶著細(xì)小銅 粉的脂肪成分漂浮在乳液上，使銅粉不易沉淀過濾，造成�？锥氯�?jié)櫥饔米儔摹? 3.4 線材的表面質(zhì)量 線材表面如果有氧化層、砂土或其他雜質(zhì)的粘附，這將會給拉線模的使用壽命帶來不利影響因為當(dāng)線材通過�？讜r，硬、脆的 氧化層會象磨料一樣地造成拉線模�？缀芸炷p及擦傷線材表面。所以，已嚴(yán)重氧化的線材需要酸洗后再進(jìn)行拉伸。在坯料堆放 時，也要注意堆放場地的整潔，避免與砂土及其它雜質(zhì)接觸。 4、使用方法對拉線模使用壽命的影響 拉線模在長期使用過程中，模壁受到金屬線材強烈摩擦與沖刷作用，會產(chǎn)生磨損現(xiàn)象，最常見的是在工作區(qū)線材入口處出現(xiàn)環(huán) 形溝漕（凹痕）。拉線模環(huán)溝的出現(xiàn)，加劇了�？椎哪p因為環(huán)溝上因松動而剝落的模芯材料小顆粒被金屬線帶入模孔工作區(qū)和定 徑區(qū)，起著磨料的作用，而進(jìn)入模孔的線材則象磨針一樣加劇�？椎哪p。如不及時調(diào)換進(jìn)行修復(fù)，那么環(huán)溝將繼續(xù)加速擴(kuò)大，使 修復(fù)增加困難，甚至有可能在環(huán)形溝槽較深處出現(xiàn)裂紋，使模具完全崩碎報廢。 從經(jīng)驗中得知，制定出一套規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，加強日常保養(yǎng)，經(jīng)常對模子進(jìn)行檢修是非常經(jīng)濟(jì)合算的事情。一旦模子出現(xiàn)了任何輕微 的磨損，及時進(jìn)行拋光，則使模子恢復(fù)到原始拋光狀態(tài)所花費時間要短，而且模子的孔型尺寸無明顯變化。 在拉伸工藝一定的情況下，拉伸設(shè)備的使用方法對模子的壽命也有較大的影響。線材的拉伸軸線與�？字行木�不對稱，將對線 材和拉線模產(chǎn)生應(yīng)力作用不均勻，而機械振動產(chǎn)生的沖擊也會對線材和拉線模造成很高的應(yīng)力峰值，兩者都將加速模子的磨損。 尤其是對于手工鑲模的模子，如果模具中心線存在顯著的偏差，則會加劇�？椎臄U(kuò)大，導(dǎo)致不均勻磨損，使�？鬃兂蓹E圓形。另 外，在拉線過程中頻繁地停車也將增大模子的磨損，這是因為拉拔起步時的拉應(yīng)力造成的摩擦比正常拉拔時的摩擦要大得多的緣 故。 5、結(jié)束語 為延長拉線模的使用壽命，除選擇合適的模具材質(zhì)，設(shè)計合理的孔型尺寸，提高拉線模的制造水平，使�？妆砻婀鉂嵍冗_(dá)到工 藝要求外，還必須確定合理的道次壓縮率，改善拉線模的使用條件，在使用過程中注意模子的日常保養(yǎng)，應(yīng)勤洗勤換，并保證拉伸 過程中具有良好的潤滑效果。 以上資料來自：http://www.--dlsjw.com/lanmudaodu/dianxian/dx10.htm |
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