拉线工艺学.docx

拉线工艺学.docx

《拉线工艺学.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《拉线工艺学.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

拉线工艺学

线缆专业基础知识

一、线材的拉伸原理及方法

二、线材生产的工艺流程

三、拉线配模

四、连拉连退技术原理及技术参数

五、拉线润滑

六、拉线模具

七、拉线控制要点

八、废品的分析和处理

拉线工艺规程及工艺参数

第一节线材的拉伸原理和方法

一、线材拉伸

线材拉伸是指线坯通过模孔在一定拉力作用下，发生塑力变形，使截面减小、长度增加的一种拉力加工方法。

拉伸过程如图所示。

二、

拉伸的特点

（一）拉伸的线材有较精确的尺寸，表面光洁，断面形状可以多样。

（二）能拉伸大长度和各种形状的线材。

（三）以冷压力加工为主的拉伸工艺，工具、设备简单，生产效率高。

（四）拉伸耗能较大，变形体受一定限制。

三、实现拉伸过程的条件

为实现拉伸过程，拉伸应力应大于变形区中金属的变形抗力，同时小于模孔出口端被拉金属的屈服极限，即：

σK<σL<σSK

式中σK—变形区中金属变形抗力

σL—拉伸应力

σSK—被拉伸金属出口端的屈服极限。

由于金属拉伸硬化后的屈服极限σSK值接近抗拉强度极限σb，故实现拉伸过程的条件可以写成：

σK<σL<σb。

线材拉伸时的塑性变形，主要是通过横断面由大逐渐变小的模孔实现的。

所以金属在模孔的变形区中处于复杂的应力状态。

如图3-2所示。

拉伸时，由于正反作用力的作用，被拉金属造成三向应力状态，即一个主拉应力σ1及两个主压应力σ2、σ3。

拉伸应力σL大于变形抗力σK才能发生塑性变形。

但是，拉伸应力σL大于模孔出口端金属屈服极限σSK时，就出现拉细或拉断现象。

因此σL<σSK是实现正常拉伸的一个必要条件。

通常以σL与σSK的比值大小表示拉伸能否正常拉伸，也即安全系数。

Ks=σSK/σL

式中Ks—安全系数；

σSK模孔出口端屈服极限；

σL拉伸应力。

通常用抗拉强度σb代替σSK，因此安全系数为：

Ks=σb/σL

在实际生产中，安全系数Ks=1.4~2.0，如Ks<1.4，则表示拉伸应力过大，可能出现拉细或拉断现象；Ks>2.0，则表示拉伸应力和延伸系数较小，金属塑性没有充分利用。

随着线径的减小，线材内部存在的缺陷，变形程度的加大，拉伸模角度、拉伸速度、金属温度等因素的变化，对建立正常拉伸过程都有一定影响。

因此必须采用相应的安全系数，才能确保正常拉伸。

一般安全系数与线径的关系如表所示。

线材直径

型线粗线

>1.0

1.0~0.4

0.1~0.1

0.1~0.05

<0.05

安全系数

≥1.4

≥1.4

≥1.5

≥1.6

1.8

≥2.0

四、拉伸原理

拉伸属于压力加工范围。

拉伸过程中产生极少粉屑，体积变化甚微，因此认为拉伸前、后金属的体积相等。

即：

V0=VK

∴S0/SK=LK/L0=d0/dk

式中V0—拉伸前金属体积；

Vk—拉伸后技术体积；

S0—拉伸前断面面积；

Sk—拉伸后断面面积；

L0—拉伸前线材长度；

Lk—拉伸后线材长度；

表示拉伸过程金属变形量的基本参数有：

（一）相对延伸系数，简称延伸系数，它是拉伸后与拉伸前线材长度的比值

μ=LK/L0

（二）压缩率，是指线材拉伸前后断面面积之差与拉伸前断面面积的比值，一般用百分数表示：

δ=（S0-Sk）/S0*100%

（三）延伸率：

是线材拉伸后与拉伸前的长度之差与拉伸前长度的比值，一般用百分数表示：

λ=（Lk-L0）/L0*100%

（四）缩减系数，是线材拉伸后与拉伸前断面面积的比值：

ε=Sk/S0

五、拉伸方法

（一）线材的一次拉伸

一次拉伸一般都用于拉粗线。

一次拉伸加工率较大，生产线坯较短，生产效率低。

（二）线材的多次拉伸

多次拉伸加工率大，拉伸速度快，自动化程度高。

拉伸道次可根据被拉伸的金属所能允许的延伸系数、产品最终尺寸以及所要求的机械性能来确定。

连续拉伸道次通常为2~25次。

（三）滑动式连续多次拉伸

在滑动式连续多次拉伸机上生产线材时，各中间鼓轮均产生滑动，故鼓轮上一般绕1~4圈线材。

在拉伸过程中鼓轮各级转数不能自动调整，只有在停车时才能进行调整，但不能改变各鼓轮的速比。

（四）非滑动多次拉伸

非滑动拉伸主要使用非滑动积蓄式拉线机。

六、影响线材拉伸的因素

金属线材在拉伸时，受到四个外力，即出现端的拉伸力，模孔变形区对金属线材的正压力，模孔（变形区和订径区）与线径表面之间的摩擦力和线材后端的反拉力。

影响拉伸力的因素如下：

（一）铜、铝杆（线）材料。

在其他条件相同时，拉铜线比拉铝线的拉伸力大，拉铝线容易断，所以拉铝线时应取较大安全系数。

（二）材料的抗拉强度。

影响材料的抗拉强度因素很多，如材料的化学成分，压延工艺等，抗拉强度高则拉伸力大。

（三）变形程度。

变形程度越大，拉伸力也越大，因而增加了模孔对线的正压力，摩擦力也随之增加，所以拉伸力也增加。

（四）线材与模孔间的摩擦系数。

摩擦系数越大，拉伸力也越大。

摩擦系数由线材的材料和模芯材料的光洁度、润滑剂的成分与数量决定，铜杆表面酸洗不彻底，表面有残存的氧化亚铜细粉，也使拉伸力增加。

（五）线模模孔工作区和定径区的尺寸和形状。

在线模中工作区圆锥角增加，有两个因素影响着拉制力，一方面摩擦表面减少，摩擦力相应较小；另一方面金属在变形区的变形抗力随圆锥角的增大而增大，使拉伸力变大。

线模中定径区越长，拉伸力也越大。

在这个角度看，定径区应尽量短，但考虑模孔有一定寿命，所以定径区长度不能过短。

（六）线模位置。

线模安放不正或模座歪斜也会增加拉伸力，使线径及表面质量达不到标准要求。

（七）各种外来因素。

如进线（杆）不直，放线时打结，拉线过程中线的抖动，都会使拉伸力增大，严重时引起断线，尤其拉小线时更甚。

（八）反拉力增大的因素。

反拉力增大则拉伸力增加。

如放线架制动过大，前一道离开鼓轮线材的张力增加等会增加后一道的反拉力。

第二节线材生产的工艺流程

1.上引法

2.连铸压轧法

3.侵涂法

4.铸锭回线法

第七节拉线润滑

一、润滑剂的作用

润滑剂在拉伸过程中的作用有三个方面。

1.润滑作用。

在变形金属和模孔间，保持一层润滑模，避免模具与金属直接接触及粘接，降低摩擦系数减少摩擦，使金属沿受力方向均匀变形，并可增加金属的变形程度，减少能量消耗和加工道数，延长模具使用寿命。

2.冷却作用。

使用适当的润滑液，可以使由于金属变形产生的热量迅速传导出去，降低金属线材与模孔的温度，防止线材温度过高产生氧化变色现象。

3.清洗作用。

金属在拉伸过程中，不断产生细微的金属粉尘，润滑液有不断冲洗模孔，清除金属粉尘的作用。

二、润滑剂对拉线的影响

1.浓度。

润滑效果与润滑剂的浓度有密切关系。

润滑剂浓度增大，金属线材与模壁之间的摩擦力也减小，拉伸力也随之下降。

反之，则摩擦力增大，所需拉伸力也上升。

拉制各种线径金属线材，应根据工艺要求配置各种相应的润滑剂浓度。

浓度大，润滑剂的粘度也随之上升，冲洗模孔的作用将减小，拉伸中产生的金属屑不易被润滑剂冲洗带走，造成线材表面起槽等质量问题，不易沉淀，将影响润滑效果及拉伸后线材表面质量。

2.温度。

润滑剂的温度对拉伸效果有较大影响。

温度较高，拉伸金属线材时所产生的热量不易带走，使金属线材及模具的温度升高，线材容易氧化变色，降低模具的使用寿命，也会影响油脂润滑膜的强度，润滑效果下降。

温度过低，粘度上升，不利于拉伸。

因此拉线式的润滑液应控制在一定温度，对于铜应为25~55℃.

3.清洁度。

润滑剂应保持洁净，如在润滑剂中混入酸类物质，会造成润滑剂分层，失去润滑效果，不利于拉伸。

含碱量增加，拉伸后的金属线材表面残留的润滑剂对金属线材有腐蚀的危害，影响使用寿命。

润滑剂中杂质增加，会影响润滑系统的畅通，造成润滑剂供应量不足，影响润滑冷却效果。

三、润滑剂的种类和质量要求

1.常用润滑剂的种类、成分

常用的润滑剂有固态润滑剂、半固态润滑脂、液态矿物润滑油、动植物油、乳化润滑剂等。

2.拉线用润滑剂的质量要求

1.拉线用润滑剂应具备的性质：

1）粘附性好，应能有效粘附在被加工金属表面

2）能承受高压，热稳定性好

3）没有腐蚀性

4）加工之后易去除

5）没有刺激性气味，对人力健康无害

6）作为润滑冷却液使用时，冷却效果好

7）资源丰富，保证供应

2.润滑剂的质量要求

1）WD-1合成润滑剂质量见表要求。

2）磺化蓖麻油（太古油）。

磺化蓖麻油的油脂含量>40%，含碱量<4mgNaOH/100g。

应具有良好的水溶性，能以任何比例与水混合成乳化液，不得有分层现象产生。

应为半透明稠状液体。

油内不允许有过量的残碱存在，但允许有不大于4mg/100g的碱存在。

油内不允许有任何固体物质或其他悬浮物混入。

3.拉制润滑的方法

1）单个模槽分散润滑

主要用于一次拉线机或非滑动积蓄式多次拉线机。

润滑剂可以是固态粉状、半固态膏状或液体的。

2）侵入时润滑

侵入式润滑时采用乳液状和液体油状的润滑剂，适用于滑动式连续拉线机。

润滑剂是盛注在拉线机专设的槽内，鼓轮、线段和线模侵入润滑剂中。

这种方式不要求有复杂的系统，却能保证线模、线材、鼓轮连续润滑和冷却，作用可靠。

但是由于润滑剂不停的运动，使拉线生成的金属屑没有沉淀的可能，并不断被带进线模和鼓轮上，影响模具和鼓轮的寿命，但可在其中装置冷却水管，以利散热。

3）循环式润滑系统

在滑动式连续拉线机上拉线，希望润滑剂有固定的成分和保持一定的温度，而循环式润滑系统可以满足这一要求。

这种系统可以单台设备使用，也可以数台设备集中使用。

这种系统由润滑剂储存池（箱）、泵、进出水管路、冷却和加热装置、沉淀或过虑装置等几部分组成。

循环使用或润滑需适时补充润滑剂，并定期进行成分检验分析。

对储存池底的金属屑和其他沉淀物要定期清理，保证润滑剂的清洁度。

第五节拉线模具

拉线的模具主要是线模，线模的主要工作部分是模孔，拉线时线材通过模孔受力而变形。

一、线模的种类和技术要求

1.线模的种类和应用

1）按材质分类可分为：

硬质合金模—用于大量生产时大拉机的各种规格用模。

钻石模—用于生产细线。

聚晶模—用于拉制中、小拉线机的中间模。

钢模—用于生产量少，拉大截面的型线。

2）按线材形状分类可分为：

原线模—用于生产圆单线。

型线模—用于生产型线。

3）按结构分类可分为：

整体模—用于生产圆线和型线。

组合模—用于生产型线。

锟压模==主要用于生产型线，也开始用于大直径圆线的中间道次。

2.线模的技术要求

1）硬质合金模：

模孔各区内不允许有开裂、裂纹、砂眼和凹形存在。

模孔内各区的连接部分应成圆弧形，不得有尖角存在。

模孔内的工作区、定径区在修磨后应抛光，其表面粗糙度不大于0.1，润滑区和出口区的表面粗糙度不大于0.8。

2）钻石膜和聚晶模：

模孔各区域应光洁，不允许有棱角，各区的中心线应重合，并与钻石的端面垂直，模孔内无裂纹。

定经区直径大于0.20mm的模具，出线口处必须有明显的安全角。

进口润滑区呈暗光泽的光滑表面。

工作区、定径区及安全角处呈亮光泽的光滑表面。

出线口呈细麻纱的表面。

钻石应紧密牢固地镶嵌在模套内，模孔的中心线与模套的中心线重合，并垂直于模套的端面。

3）钢模：

模孔内各区不允许有裂开、裂纹、砂眼和凹形存在，模孔内各区的连接部分应成圆弧形，不得有尖角存在。

模孔内的工作区、定径区在修磨后应抛光，其表面粗糙度应不大于0.1，润滑区和出口区的表面粗糙度应不大于0.8。

模孔内部应有影响使用寿命的有害缺陷和可见缺陷。

二、模具材料的种类和特征

1.硬质合金模:

硬质合金是钨钴合金。

这些合金是由碳化钨和钴组成，碳化钨是整个合金的基体，主要起坚硬耐磨作用。

钴是粘结金属，是合金韧性的来源，改变成分的比例，合金的性能将起变化。

随着含钴量的增加，合金的密度、硬度、抗压强度、弹性模数、导热性和电阻率均降低，而韧性和抗弯强度升高。

随着碳化钨含量的增加，其性能变化与含钴量增加时相反。

硬质合金模具有优异的性能。

耐磨性好。

能长期使用，保证加工线材的尺寸准确。

粘附性好。

拉制线材金属不易粘附在模孔表面，提高线模寿命。

抛光性好。

能加工出表面粗糙度低的模孔。

摩擦系数小。

可降低能量消耗，减少拉长时的不均匀变形。

抗腐蚀性高。

硬质合金模对各种润滑剂适应性广，尤其是当润滑剂的酸碱性高时或采用酸溶液作为润滑剂时更为优越。

2.天然钻石：

又称天然金刚石，是化学成分极纯的透明体，具有最大的硬度和耐磨性，但价格昂贵。

天然钻石非常脆，比重为3.15~3.35kg/dm3。

钻粒重量一般在0.02~0.12g。

天然钻石有不同的色彩，以稍带黑色的硬度最高，其次为黄色，再次为白色。

线缆生产用的钻石以选用中间硬度较为有利。

3.人造钻石：

又称人造金刚石，是近年发展起来的，人造钻石与天然钻石一样，具有高硬度和耐磨性。

它是以石墨为原料，镍合金为触媒，在高温2000℃和高压5万大气压以上的条件下制成的。

人造钻石聚晶拉线模的材料是采用经过精选的优质人造金刚石微粒加上硅、钛等结合剂在高温、高压条件下制成，属于多晶体。

它的硬度有的已超过天然钻石。

4.钢模：

钢模修制较容易，价格低，但硬度和耐磨性较差，寿命低。

钢模用材料是碳素工具钢和合金工具钢两种。

A：

碳素工具钢

碳素工具钢按质量又分为优质碳素工具钢和高级优质碳素工具钢。

碳素工具钢

工具钢的含碳量在0.65-1.35%之间，高级优质碳素钢的含硫、磷量较低，锰、硅含量范围也较窄。

碳素工具钢淬火后的硬度，岁含碳量的增加虽有提高，但差别很小，一般硬度在HRC60~65之间，随着含碳量的提高，钢的耐磨性提高，塑性和韧性下降。

在退火状态下易于切削加工，碳素工具钢的缺点是淬透性低，热硬性（指高温下保持高硬度，耐磨性的能力）差，工作温度在200℃以上不能保持高硬度和耐磨性。

B合金工具钢

合金工具钢是在钢中加入某些元素，改善钢的性能，合金工具钢的制造性好，淬火变形小。

如铬12合金钢含碳量高达1.45~2.3%，含铬量也高达11~13%，具有淬变形小，耐磨性好等优点。

三：

模具的结构尺寸

拉伸模具的模孔结构有四个部分组成：

入口滑润区、工作区（变形区）、定径区和出口区.入口润滑区带有圆弧，便于线材进入工作区；工作区使金属拉伸时产生塑料变形，线材截面压缩减小；定径区保证线材尺寸与形状精确和均一，延长模具使用寿命；出口区是出线端，防止停车时线材出现竹节形刮伤和定径去出口处崩裂。

四、磨具的寿命

磨具在使用过程中，模孔受到不可避免的磨损，首先是在变形区与线材直径接触处变形成凹环，并逐渐向定径区内扩展和加深，凹环边缘被磨损得比较尖薄，当经不起拉线时的压力和拉力时模孔会崩裂。

影响拉线模使用寿命是多种因素综合作用的结果。

如制模材料的质量，模孔形状和尺寸，模孔的抛光质量，特别是工作区和定径区抛光质量，润滑剂的质量及添加润滑剂的方式和冷却效果；反拉力的存在和大小及拉线速度等。

拉铜线时的线模平均使用寿命

制模材料

拉线直径d（mm）

平均使用寿命

（km）

（kg）

钢

不镀铬

15.00~10.0

1

7d

镀铬

15.00~10.0

4

28d

硬质合金

16.00~10.0

50

350d

9.90~1.0

143

1000d

0.99~0.70

100

700d

0.69~0.40

71

500d

天然钻石

0.4Car

1.59-1.00

5100

4000d

0.2Car

0.99-0.40

7200

5000d

0.1Car

0.39-0.20

8000

6000d

0.05Car

0.19-0.10

10000

7000d

0.032Car

0.09-0.03

11400

8000d

确定线模寿命，最有实际意义的是以它能拉出合格线材的数量。

因为模孔越大，产生道子，线材与模控粘结线模虽然没有完全崩溃，但以不能继续使用。

第五章质量控制

拉线的质量控制要点

1.对线坯要认真检查，线坯必须否和标准要求。

2.配模必须符合规范，与所用拉线机相适应。

模具符合规定要求。

3.润滑剂必须定期检查，浓度应与所控制的规格相适应。

4.鼓轮上的绕线圈数要按照规定。

5.拉制产品的偏差值控制在标准规定的范围内。