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[材料信息] 拉絲模使用中的三個(gè)常見問題
P:2011-09-08 09:51:07
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拉絲模由模套、模芯2部分構(gòu)成。模套多由高質(zhì)量的鋼制成(國內(nèi)多為45鋼)，硬度為HRC20—25，模套與模芯之間采用過盈配
合，以達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的作用，否則在拉拔高強(qiáng)度的線材時(shí)，模芯容易破裂⋯。模芯是拉絲模的關(guān)鍵部分，根據(jù)用料的不同，可分為天然金剛石模、單晶金剛石模、復(fù)晶金剛石模、硬質(zhì)合金模等；對于硬質(zhì)合金模具來說，是由碳化鎢和鉆粉燒結(jié)而成的，模芯中鈷的含量一般在3％一12％之間，燒結(jié)后模芯體積大約收縮15％ 一30％ ，形成質(zhì)地均勻、硬度高、耐磨性極好的合金，其硬度在HRA86—93之間。因此，模芯的使用壽命主要取決于它本身的用料，并與拉拔線材的類型，潤滑劑的性能，模芯的孔型及使用時(shí)模具的冷卻狀況等因素有關(guān)，其孔型結(jié)構(gòu)有人口錐、潤滑錐、工作錐、定徑帶和出口錐5部分組成。人口錐的作用是將線材導(dǎo)人拉絲模，線材進(jìn)人拉絲模時(shí)，應(yīng)盡可能保持平直，以防止線材產(chǎn)生不均勻應(yīng)力。潤滑錐的作用是在拉拔時(shí)導(dǎo)人潤滑粉。為
了在鋼絲表面形成更厚的潤滑涂層，潤滑錐表面不需要拋光處理，以增加潤滑壓力。工作錐是模芯構(gòu)造中至關(guān)重要的部分，線材表面潤滑層的形成和全部塑性變形都在此區(qū)進(jìn)行，拉絲模具的工作效率也取決于工作錐的幾何形狀和面積，因此必須確保工作錐角的加工精度和表面光潔度。工作錐應(yīng)加工成直線型，其表面不得有弧形過渡或圓滑過渡，且工作錐角與定徑帶應(yīng)保持在同一軸線上，模芯外徑和模套內(nèi)徑應(yīng)保持同心，這樣，可以防止線材拉拔中出現(xiàn)的橢圓現(xiàn)象。
定徑帶的作用是控制拉拔線材的直徑、不圓度、平直度及表面質(zhì)量等工藝指標(biāo)。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，定徑帶表面需要經(jīng)過拋光處理，且要求定徑帶與工作錐和出口錐的交界面相互保持平行，并嚴(yán)格控制定徑帶的尺寸公差。定徑帶的長度由拉拔材料和模具的材料決定，但主要由拉拔的材料決定。一般來說，對中高碳鋼，定徑帶長度約為直徑的25％一35％ ，對于較軟的材料(銅線)，定徑帶的長度一般為直徑的50％一100％。另外模具的材料對定徑帶長短也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，對于摩擦系數(shù)相對較大的，定徑帶可以稍短一點(diǎn)；對于摩擦系數(shù)較小的，允許定徑帶稍微長一點(diǎn)，如天然金剛石模的定徑帶一般為直徑的35％一50％。對短定徑帶的拉絲模來說，正常使用情況下，允許磨損工作錐，但不能磨損定徑帶，因?yàn)殡S著定徑帶的磨損，定徑帶會(huì)逐漸加長，拉拔時(shí)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，燒焦?jié)櫥�，使�(jié)櫥В⒖赡軐?dǎo)致線材表面發(fā)生組織轉(zhuǎn)變；但在低速拉拔時(shí)，長定徑帶的拉絲模材料變形產(chǎn)生熱量可以軟化潤滑粉，并在鋼絲表面形成流體邊界潤滑。所以定徑帶長度的選擇應(yīng)根據(jù)拉拔材料、模具材
料、潤滑粉和拉拔工藝并通過實(shí)驗(yàn)確定。‘把出口錐設(shè)計(jì)成錐形的目的是為了強(qiáng)化模具的出口，防止模芯破碎，出口錐要求進(jìn)行拋光處理，并要求定徑帶與出口錐的交界處有輕微平滑的過渡，否則線材在拉拔時(shí)會(huì)刮傷其表面并產(chǎn)生大量的金屬碎屑，污染潤滑粉，并可能導(dǎo)致阻塞下一道模具人口，造成后續(xù)的拉拔潤滑失效。
拉絲模使用過程中的三個(gè)常見問題
1 工作錐角度選擇不當(dāng)引起的問題
拉拔線材時(shí)工作錐角度太大(相當(dāng)于壓縮率太小)，使線材進(jìn)人拉絲模的接觸點(diǎn)太靠近定徑帶(例如用14。模產(chǎn)生16％的壓縮率)。在這個(gè)例子中，相對來說變形區(qū)過短，使線材變形速率加快，并產(chǎn)生大量熱，容易導(dǎo)致潤滑失效。若冷卻不良，會(huì)影響線材的組織結(jié)構(gòu)，并加劇模具消耗。若模角再大或壓縮率再小，會(huì)使接觸點(diǎn)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(wěn)過渡到定徑區(qū)域，容易引起線材內(nèi)凹，導(dǎo)致縮徑，如果材料強(qiáng)度太低也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生縮徑或橢圓現(xiàn)象。盡管潤滑區(qū)相對加長，并且開始瞬間能提供良好潤滑，但是它會(huì)減小接觸表面潤滑壓力，并產(chǎn)生渦流效應(yīng)，導(dǎo)致潤滑粉反向流出模孔，減弱潤滑效果，再加上由變形產(chǎn)生的種種不良效果，最終導(dǎo)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(dǎo)致進(jìn)線接觸點(diǎn)靠近工作錐上端，使變形區(qū)相對加長，使拉絲機(jī)對鋼絲產(chǎn)生的殘余功增多，產(chǎn)生大量熱，加大拉絲機(jī)功耗。另外潤滑區(qū)減小，減弱潤滑效果，在變形區(qū)某一點(diǎn)將耗盡殘存線材表面潤滑粉。當(dāng)拉應(yīng)力過大時(shí)，在定徑區(qū)域容易引起軸向伸長，出現(xiàn)縮徑和橢圓問題，最終將導(dǎo)致潤滑不良，產(chǎn)生金屬碎屑及斷絲、過熱、縮絲。
2 中心斷裂及人字裂紋現(xiàn)象
中心斷裂及“人”字裂紋現(xiàn)象在發(fā)現(xiàn)后一直被認(rèn)為是由原材料引起的問題，但直到1930年Fenhi—
SOIl才指出，中心斷裂及“人”字裂紋是由拉拔工藝(道次壓縮率、拉拔道次)安排不合理引起的。在線材拉拔過程中，線材內(nèi)部組織沿著軸向延伸，線材表面的組織流動(dòng)速度大于內(nèi)部組織的流動(dòng)，在心部產(chǎn)生沿軸向的拉應(yīng)力，當(dāng)軸向的拉應(yīng)力超過拉拔材料
的抗拉強(qiáng)度時(shí)，在材料的心部就會(huì)產(chǎn)生“人”字裂紋，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生杯錐斷裂(柱狀)。因此在制定拉拔工藝時(shí)應(yīng)根據(jù)拉拔原料、拉絲模類型來合理安排拉拔工藝。Zimerman建立的模具錐角、壓縮率和中心斷裂三者之間的關(guān)系如圖1所示。根據(jù)圖1安排
拉拔工藝可以有效預(yù)防中心斷裂和內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生
(圖中白色區(qū)為中心斷裂區(qū)，網(wǎng)格區(qū)域?yàn)榘踩珔^(qū))。
圖1 拉絲模錐角、壓縮率和中心斷裂之間的關(guān)系圖
3 殘余應(yīng)力和表面加工硬化現(xiàn)象
殘余應(yīng)力和加工硬化是由殘余功造成的，殘余功使材料硬化加劇，嚴(yán)重的會(huì)使線材的表面開裂、起皮，拉拔困難。若工藝安排不合理會(huì)使殘余功增加，并加大設(shè)備的能耗，使生產(chǎn)成本增加。利用Wistreich得出△(由壓縮率和模子錐角決定)參數(shù)來指導(dǎo)工藝的安排，可以避免產(chǎn)生更多的殘余功，△數(shù)據(jù)見表1。
過去一直認(rèn)為對于鋼絲拉拔△值一般在2—3之間，如果△過大(即模角過大或壓縮率過小)會(huì)產(chǎn)生更多的殘余功，并產(chǎn)生更大的不均勻變形；若△太小(即模角小或壓縮率過大)會(huì)產(chǎn)生更多的摩擦熱，所以△過大或過小都說明拉拔工藝的安排不合理。近年來國外的拉拔工藝安排△一般傾向于取1．5或更小一點(diǎn)(減小模角或加大壓縮率會(huì)減小△的值)。Thomas Maxwell認(rèn)為模具的工作錐和鋼絲之間的接觸長度應(yīng)是定徑帶直徑的72％到100％，此時(shí)△的范圍在1～1．5之間，這也對△取值趨向偏小給予有力的證明，因?yàn)椤魅⌒】梢允箽堄喙p至最小，并減少不均勻變形的程度和心部斷裂現(xiàn)象，而且當(dāng)潤滑劑性能很好時(shí)，會(huì)減小摩擦系數(shù)，即減少摩擦功的產(chǎn)生。
小結(jié):
reserve quad - 備用四線組 （0） 投訴
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