拉絲原理及配模

1、拉絲原理及配模 在拉絲領(lǐng)域，人們普遍使用滑動(dòng)式水箱拉絲機(jī)，也就是卷筒與鋼絲線速度存在差距，這樣鋼絲才能在與卷筒的接觸面打滑，從而產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力，這個(gè)力量帶動(dòng)鋼絲在每個(gè)模具前后實(shí)現(xiàn)拉拔。 首先是拉絲生產(chǎn)的效率問(wèn)題，參照鋼絲生產(chǎn)效率的計(jì)算，最關(guān)鍵的是機(jī)器的利用率，出線的大小，以及最快收線速度。如果按每小時(shí)多少公斤來(lái)計(jì)算生產(chǎn)效率，那么生產(chǎn)效率=收線速度*銅包鋼截面積*銅包鋼密度*機(jī)器利用率。機(jī)器利用率是指24小時(shí)內(nèi)機(jī)器實(shí)際全速運(yùn)行的時(shí)間，如果通過(guò)統(tǒng)計(jì)，在假設(shè)100%利用率的前提下得出利用率誤差的最大和最小值，或者做分類統(tǒng)計(jì)，那么我們可以得到平均誤差，從而確定拉絲生產(chǎn)的效率評(píng)估。 其次是拉絲的機(jī)理問(wèn)題

2、，參照有關(guān)復(fù)合線材的滑動(dòng)拉拔過(guò)程，我們知道金屬塑性變形一般是通過(guò)位錯(cuò)在滑移面上的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，多晶體變形時(shí)還要通過(guò)各晶粒的協(xié)調(diào)來(lái)進(jìn)行。由于晶界的復(fù)雜性和不均勻性、原始晶體顆粒的不均勻性等原因，塑性變形在金屬內(nèi)部也不會(huì)絕對(duì)均勻，這種變形的不均勻性會(huì)對(duì)銅包鋼線的后續(xù)變形產(chǎn)生影響。 在冷變形時(shí)，金屬會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變強(qiáng)化效應(yīng)，由于銅層的應(yīng)變硬化指數(shù)比鋼芯的大，因此在拉拔過(guò)程中，銅層的應(yīng)變強(qiáng)化比較明顯（俗話說(shuō)變硬變得快），即繼續(xù)變形所需增加的應(yīng)力更高，因此在銅包鋼的拉拔過(guò)程中，銅層才不至于在較大的應(yīng)力作用下遭到破壞，同時(shí)由于應(yīng)變強(qiáng)化的存在，隨變形量的加大，變形也會(huì)逐漸趨于均勻。韓國(guó)科技工作者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，工作

3、區(qū)角度，總變形量都會(huì)導(dǎo)致銅層比例的不同變化，這與應(yīng)變強(qiáng)化是有直接關(guān)系的，在我公司常規(guī)生產(chǎn)中，通過(guò)分析統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，銅層變化幾乎可以忽略。 再次是模具的工作問(wèn)題，學(xué)習(xí)模具供應(yīng)商樣本提供的切面圖可以知道，模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要分六個(gè)區(qū)域，入口區(qū),潤(rùn)滑區(qū),壓縮區(qū),定徑區(qū),安全角,出口區(qū)，最關(guān)鍵的是壓縮區(qū)的屈服擠壓的應(yīng)力以及定徑區(qū)的摩擦力。經(jīng)過(guò)模具時(shí)的拉拔應(yīng)力與銅包鋼本身的屈服應(yīng)力，壓縮比，工作區(qū)角度，材料摩擦系數(shù)以及后拉應(yīng)力決定。而銅包鋼本身的屈服應(yīng)力同樣是依據(jù)加法原理，由銅的屈服應(yīng)力、鋼的屈服應(yīng)力按貢獻(xiàn)比例累加得到。 最后是通過(guò)設(shè)備上的塔輪工作，完成拉拔。前面已經(jīng)講到，滑動(dòng)拉絲的根本是依靠滑動(dòng)摩擦，也就是說(shuō)

4、銅包鋼在塔輪上的運(yùn)動(dòng)速度要小于塔輪的轉(zhuǎn)動(dòng)線速度，這樣在進(jìn)線端始終是松弛狀態(tài)（后拉力為0），反之進(jìn)線端甭緊則會(huì)加大反拉力，從而加大前拉力，容易導(dǎo)致斷線。具體計(jì)算過(guò)程參加宣天鵬有關(guān)滑動(dòng)拉絲基本條件的論文，最終得到的結(jié)果是：通過(guò)拉絲模線材的延伸系數(shù)應(yīng)大于相鄰塔輪的梯度，表示為/1，這樣線材在拉拔過(guò)程時(shí)而緊繞在塔輪上同步前進(jìn)，時(shí)而松開(kāi)打滑，當(dāng)然這就會(huì)對(duì)塔輪表面產(chǎn)生磨損，增加功率損耗。 塔輪轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度與線材在拉拔時(shí)候的速度的比值，我們稱為滑動(dòng)系數(shù)；塔輪轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度與線材在拉拔時(shí)候的速度的差為絕對(duì)滑動(dòng)量；絕對(duì)滑動(dòng)量與塔輪轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度的比值，我們稱為滑動(dòng)率；累積的滑動(dòng)系數(shù)是各道次滑動(dòng)系數(shù)的連乘，累積滑動(dòng)率

5、為1-1/累積滑動(dòng)系數(shù)。 資料顯示，滑動(dòng)系數(shù)一般在1.02-1.10之間，銅包鋼與模具有著良好的潤(rùn)滑作用，與塔輪的相對(duì)磨損也小，所以有學(xué)者建議滑動(dòng)系數(shù)取在1.01-1.04之內(nèi)。我們傾向于1.02。 實(shí)際拉拔的過(guò)程，因?yàn)槊康来味碱A(yù)設(shè)了滑動(dòng)，那么離成品模越遠(yuǎn)的道次，塔輪與銅包鋼線之間的滑動(dòng)就越大，塔輪表面磨損也就越嚴(yán)重，這種滑動(dòng)的不均勻性會(huì)縮短塔輪的使用壽命，因此要考慮一個(gè)累積滑動(dòng)效應(yīng)，它是從成品模開(kāi)始向進(jìn)線方向以連乘方式傳播和累積，道次越前，打滑越大，磨損越嚴(yán)重，同時(shí)道次越前，線徑越粗，拉拔負(fù)荷越大，功率損耗也越大，線材與塔輪之間損傷也越嚴(yán)重，導(dǎo)致塔輪磨出溝槽，或者在拉拔時(shí)線材拋起帶動(dòng)模具晃動(dòng)

6、，線材受力不均勻，出現(xiàn)竹節(jié)狀或斷開(kāi)。 配模一般采用等滑動(dòng)率法，距離出口處1/3處保持1.04-1.05滑動(dòng)率，從距離出口處1/3處向進(jìn)口處，依次逐漸降低滑動(dòng)率，最后降到1.01，箭頭圖表示為： 1.011.011.011.021.031.041.041.041.05在配模時(shí)，與伸長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的有一個(gè)減面率的概念，也就是面積減少的比例。比如從1.1拉到1.02，面積比例是1.1*1.1：1.02*1.02=1.163，進(jìn)線是1.1，出線是1.02，但是時(shí)間流量是一致的，面積的變化的同時(shí)是長(zhǎng)度的變化，進(jìn)線面積是出線面積的1.163倍，那么出線的長(zhǎng)度就是進(jìn)線長(zhǎng)度的1.163倍，16.3%就是伸長(zhǎng)率，而減

7、面率是14.02%，準(zhǔn)確的配法是伸長(zhǎng)率，有時(shí)候也參考減面率來(lái)配，因?yàn)闇p面率以進(jìn)線為比較基礎(chǔ)，伸長(zhǎng)率以出線為比較基礎(chǔ)，所以減面率必然比伸長(zhǎng)率大，打滑系數(shù)就更大。各道次伸長(zhǎng)的分布規(guī)律一般是第一道低一些，這是因?yàn)榫€坯的接頭強(qiáng)度較低，線材彎曲不直，表面粗糙，粗細(xì)不勻等，所以預(yù)留安全系數(shù)要大一些。第二、三道可以取高一些，因?yàn)榻?jīng)過(guò)第一道拉拔后，各種影響安全系數(shù)的因素大大下降，同時(shí)金屬的變形硬化程度也很小，這時(shí)可以充分利用金屬的塑性，而在以后的各道次中，伸長(zhǎng)可以逐道遞減，這是因?yàn)樽冃斡不潭仍?加，線徑減小，金屬塑性下降，其內(nèi)部缺陷和外界條件對(duì)安全系數(shù)的影響也逐漸增加。 我們的普通拉絲機(jī)的塔輪梯度（又稱塔極

8、比）大約是10-12%之間，加上滑動(dòng)率，一般將配比定為13-15%之間，依據(jù)相鄰模具的出線口徑大小，我們可以直接算出減面率或者伸長(zhǎng)率，或者反過(guò)來(lái)，已知道某道模具的大小，已知需要的伸長(zhǎng)率，可以推算上一道次模具的大小。值得一提的是，在拉拔軟線時(shí)，一定要注冊(cè)出線模的局部壓縮不能太大，否則定速輪張力過(guò)大會(huì)將軟線拉傷，導(dǎo)致線徑縮小，延伸下降。在拉絲領(lǐng)域，人們普遍使用滑動(dòng)式水箱拉絲機(jī)，也就是卷筒與鋼絲線速度存在差距，這樣鋼絲才能在與卷筒的接觸面打滑，從而產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力，這個(gè)力量帶動(dòng)鋼絲在每個(gè)模具前后實(shí)現(xiàn)拉拔。 首先是拉絲生產(chǎn)的效率問(wèn)題，參照鋼絲生產(chǎn)效率的計(jì)算，最關(guān)鍵的是機(jī)器的利用率，出線的大小，以及最快收

9、線速度。如果按每小時(shí)多少公斤來(lái)計(jì)算生產(chǎn)效率，那么生產(chǎn)效率=收線速度*銅包鋼截面積*銅包鋼密度*機(jī)器利用率。機(jī)器利用率是指24小時(shí)內(nèi)機(jī)器實(shí)際全速運(yùn)行的時(shí)間，如果通過(guò)統(tǒng)計(jì)，在假設(shè)100%利用率的前提下得出利用率誤差的最大和最小值，或者做分類統(tǒng)計(jì)，那么我們可以得到平均誤差，從而確定拉絲生產(chǎn)的效率評(píng)估。 其次是拉絲的機(jī)理問(wèn)題，參照有關(guān)復(fù)合線材的滑動(dòng)拉拔過(guò)程，我們知道金屬塑性變形一般是通過(guò)位錯(cuò)在滑移面上的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，多晶體變形時(shí)還要通過(guò)各晶粒的協(xié)調(diào)來(lái)進(jìn)行。由于晶界的復(fù)雜性和不均勻性、原始晶體顆粒的不均勻性等原因，塑性變形在金屬內(nèi)部也不會(huì)絕對(duì)均勻，這種變形的不均勻性會(huì)對(duì)銅包鋼線的后續(xù)變形產(chǎn)生影響。 在冷

10、變形時(shí)，金屬會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變強(qiáng)化效應(yīng)，由于銅層的應(yīng)變硬化指數(shù)比鋼芯的大，因此在拉拔過(guò)程中，銅層的應(yīng)變強(qiáng)化比較明顯（俗話說(shuō)變硬變得快），即繼續(xù)變形所需增加的應(yīng)力更高，因此在銅包鋼的拉拔過(guò)程中，銅層才不至于在較大的應(yīng)力作用下遭到破壞，同時(shí)由于應(yīng)變強(qiáng)化的存在，隨變形量的加大，變形也會(huì)逐漸趨于均勻。韓國(guó)科技工作者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，工作區(qū)角度，總變形量都會(huì)導(dǎo)致銅層比例的不同變化，這與應(yīng)變強(qiáng)化是有直接關(guān)系的，在我公司常規(guī)生產(chǎn)中，通過(guò)分析統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，銅層變化幾乎可以忽略。 再次是模具的工作問(wèn)題，學(xué)習(xí)模具供應(yīng)商樣本提供的切面圖可以知道，模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要分六個(gè)區(qū)域，入口區(qū),潤(rùn)滑區(qū),壓縮區(qū),定徑區(qū),安全角,出口區(qū)，最關(guān)鍵的是

11、壓縮區(qū)的屈服擠壓的應(yīng)力以及定徑區(qū)的摩擦力。經(jīng)過(guò)模具時(shí)的拉拔應(yīng)力與銅包鋼本身的屈服應(yīng)力，壓縮比，工作區(qū)角度，材料摩擦系數(shù)以及后拉應(yīng)力決定。而銅包鋼本身的屈服應(yīng)力同樣是依據(jù)加法原理，由銅的屈服應(yīng)力、鋼的屈服應(yīng)力按貢獻(xiàn)比例累加得到。 最后是通過(guò)設(shè)備上的塔輪工作，完成拉拔。前面已經(jīng)講到，滑動(dòng)拉絲的根本是依靠滑動(dòng)摩擦，也就是說(shuō)銅包鋼在塔輪上的運(yùn)動(dòng)速度要小于塔輪的轉(zhuǎn)動(dòng)線速度，這樣在進(jìn)線端始終是松弛狀態(tài)（后拉力為0），反之進(jìn)線端甭緊則會(huì)加大反拉力，從而加大前拉力，容易導(dǎo)致斷線。具體計(jì)算過(guò)程參加宣天鵬有關(guān)滑動(dòng)拉絲基本條件的論文，最終得到的結(jié)果是：通過(guò)拉絲模線材的延伸系數(shù)應(yīng)大于相鄰塔輪的梯度，表示為/1，這樣線

12、材在拉拔過(guò)程時(shí)而緊繞在塔輪上同步前進(jìn)，時(shí)而松開(kāi)打滑，當(dāng)然這就會(huì)對(duì)塔輪表面產(chǎn)生磨損，增加功率損耗。 塔輪轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度與線材在拉拔時(shí)候的速度的比值，我們稱為滑動(dòng)系數(shù)；塔輪轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度與線材在拉拔時(shí)候的速度的差為絕對(duì)滑動(dòng)量；絕對(duì)滑動(dòng)量與塔輪轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度的比值，我們稱為滑動(dòng)率；累積的滑動(dòng)系數(shù)是各道次滑動(dòng)系數(shù)的連乘，累積滑動(dòng)率為1-1/累積滑動(dòng)系數(shù)。 資料顯示，滑動(dòng)系數(shù)一般在1.02-1.10之間，銅包鋼與模具有著良好的潤(rùn)滑作用，與塔輪的相對(duì)磨損也小，所以有學(xué)者建議滑動(dòng)系數(shù)取在1.01-1.04之內(nèi)。我們傾向于1.02。 實(shí)際拉拔的過(guò)程，因?yàn)槊康来味碱A(yù)設(shè)了滑動(dòng)，那么離成品模越遠(yuǎn)的道次，塔輪與銅包鋼線之間

13、的滑動(dòng)就越大，塔輪表面磨損也就越嚴(yán)重，這種滑動(dòng)的不均勻性會(huì)縮短塔輪的使用壽命，因此要考慮一個(gè)累積滑動(dòng)效應(yīng)，它是從成品模開(kāi)始向進(jìn)線方向以連乘方式傳播和累積，道次越前，打滑越大，磨損越嚴(yán)重，同時(shí)道次越前，線徑越粗，拉拔負(fù)荷越大，功率損耗也越大，線材與塔輪之間損傷也越嚴(yán)重，導(dǎo)致塔輪磨出溝槽，或者在拉拔時(shí)線材拋起帶動(dòng)模具晃動(dòng)，線材受力不均勻，出現(xiàn)竹節(jié)狀或斷開(kāi)。 配模一般采用等滑動(dòng)率法，距離出口處1/3處保持1.04-1.05滑動(dòng)率，從距離出口處1/3處向進(jìn)口處，依次逐漸降低滑動(dòng)率，最后降到1.01，箭頭圖表示為： 1.011.011.011.021.031.041.041.041.05在配模時(shí)，與伸長(zhǎng)

14、相對(duì)應(yīng)的有一個(gè)減面率的概念，也就是面積減少的比例。比如從1.1拉到1.02，面積比例是1.1*1.1：1.02*1.02=1.163，進(jìn)線是1.1，出線是1.02，但是時(shí)間流量是一致的，面積的變化的同時(shí)是長(zhǎng)度的變化，進(jìn)線面積是出線面積的1.163倍，那么出線的長(zhǎng)度就是進(jìn)線長(zhǎng)度的1.163倍，16.3%就是伸長(zhǎng)率，而減面率是14.02%，準(zhǔn)確的配法是伸長(zhǎng)率，有時(shí)候也參考減面率來(lái)配，因?yàn)闇p面率以進(jìn)線為比較基礎(chǔ)，伸長(zhǎng)率以出線為比較基礎(chǔ)，所以減面率必然比伸長(zhǎng)率大，打滑系數(shù)就更大。各道次伸長(zhǎng)的分布規(guī)律一般是第一道低一些，這是因?yàn)榫€坯的接頭強(qiáng)度較低，線材彎曲不直，表面粗糙，粗細(xì)不勻等，所以預(yù)留安全系數(shù)要大一些。第二、三道可以取高一些，因?yàn)榻?jīng)過(guò)第一道拉拔后，各種影響安全系數(shù)的因素大大下降，同時(shí)金屬的變形硬化程度也很小，這時(shí)可以充分利用金屬的塑性，而在以后的各道次中，伸長(zhǎng)可以逐道遞減，這是因?yàn)樽冃斡不潭仍?加，線徑減小，金屬塑性下