拉拔工具:拉拔模和芯頭

拉拔工具主要包括拉拔模和芯頭,它們直接和拉拔金屬接觸并使其發生變形。拉拔工具的材質、幾何形狀和表面狀態對拉拔制品的質量、成品率、道次加工率、能量消耗、生產效率及成本都有很大的影響。因此,正確地設計、制造拉拔工具,合理地選擇拉拔工具的材料是十分重要的。

1 拉拔模

根據?？卓v斷面的形狀,可將普通拉模分為弧線形模和錐形模,如圖5-17所示?；【€形模一般只用于細線材的拉拔;拉拔管棒及粗線材時,普遍采用錐形模。

A 錐形模的?？?/span>

錐形模的?？卓煞譃樗膫€帶,其中工作錐的半錐角α稱為模角;2β和2y分別為潤滑錐和出口錐的錐角。

(1)潤滑錐。

形狀近似錐形,長度不應小于工作錐的長度,作用是便于拉拔時潤滑劑進入?？?使金屬絲獲得充分潤滑、減小摩擦力、帶走產生的熱量及避免金屬絲軸線與?？纵S線不重合時劃傷金屬絲。潤滑錐的錐角2β一般為40°~60°.錐角過大,潤滑效果不良;錐角過小,在拉拔過程中產生的沉積物、粉末等不易隨潤滑劑流掉,堆積在?？字袑е卤砻婀蝹热毕?。

(2)工作錐。

它是拉絲模的關鍵部位,拉拔時金屬在此區發生塑性變形,使金屬絲的外形尺寸變形到拉拔后的指定尺寸。它的形狀分弧線形和直線形?；【€形工作錐多用于拉拔直徑小于1.0mm的金屬絲,對大、小道次變形量皆能保持金屬絲與模壁有足夠的接觸面積,利于拉拔。

對較大直徑金屬絲的拉拔,由于變形區長,制作弧線形工作錐困難,多采用直線形工作錐。直線形工作錐適用于道次變形量大的拉拔。若道次變形量小時,金屬與模壁的接觸面積小,導致?？缀芸炷p,降低模子使用壽命。工作錐的長度取決于金屬絲的材質和潤滑方法:拉拔軟質絲的比硬質絲的短;濕潤滑拉拔的比干潤滑拉拔的短。

模角α過小會使金屬與模壁的接觸面積增大,摩擦力及拉拔力增大;模角過大會使金屬的變形流線急劇彎曲,附加剪變形增加,拉拔力增大,而且α角越大,模壁單位正壓力越大,潤滑劑越容易從?？字袛D出,惡化了潤滑條件。因此,實際拉拔時存在一個拉拔力較小的合理模角區。對不同金屬及合金絲的拉拔,α角的合理區間為5°~10°.

(3)定徑帶。

由它決定被拉拔金屬絲的尺寸及精度,增加?？椎氖褂脡勖?。定徑帶使拉拔力增加。它的長短選擇,主要考慮?？椎膲勖袄巫枇Φ拇笮?。拉拔粗絲的?？椎亩◤綆П壤渭毥z的長,軟質絲的比硬質絲的長,干法拉拔的比濕法拉拔的長。

定徑帶基本呈柱形,對細絲模,由于磨?？讜r必須采用帶0.5°~2°錐形的磨針,因此定徑帶也帶有與此相同的錐角。

(4)出口錐。

它可保護定徑帶不崩裂,防止金屬離開?？讜r被劃傷。中拉和粗拉模子出口錐呈錐形,細拉的呈凹球面形。它的長度一般為1~3mm,錐角2y為60°~70°.出口錐與定徑帶的連接部分應研磨得十分光滑,以免金屬絲通過定徑帶后由于彈性恢復或拉拔力方向不正時劃傷表面。

B 制模材料

拉絲模主要采用金剛石及硬質合金制作。

(1)制模用金剛石是已知物質中硬度最高、耐磨性極好、質脆而價格昂貴的制模材料。這種拉絲模很難加工,一般制作絲徑1.0mm以下的模子,目前最大金剛石模的孔徑已達2.5mm.

(2)制模用硬質合金。采用鎢鈷類硬質合金,由碳化鎢和鈷組成。碳化鎢堅硬耐磨是合金的“骨架”,鈷是黏結金屬,增加合金韌性。隨著含鈷量的增加,合金的密度、硬度、抗壓強度、彈性模數、導熱性和電阻率均降低,而韌性和抗彎強度升高。隨著碳化鎢含量的增加,合金的性能正好與上述含鈷量增加時的相反。硬質合金具有高耐磨性、耐蝕性及抗堿、抗乳化液及其他潤滑材料作用的良好性能。硬質合金拉絲模在各種金屬及合金絲的拉拔生產中廣泛采用。

(3)其他制模材料。用鋼制作拉絲模成本低,加工及修理方便,但它的硬度低,耐磨性差,使用壽命短,20世紀70年代以后,實際上已被硬質合金及金剛石等制模材料所代替。隨著拉絲生產的發展,人們在研究開發價廉及使用性能好的新型制模材料,如人造金剛石是其中之一,它的硬度、耐磨性僅次于自然金剛石,優于硬質合金,價格明顯低于自然金剛石,是制作拉絲模的良好材料。

人造金剛石模自20世紀70年代開始用于拉絲行業,但當時限于它的制造技術及價格還較貴,僅在有色金屬絲及細鋼絲的拉拔生產中部分使用。隨著人造金剛石制造技術的發展及成本降低,到20世紀80年代,人造金剛石材質的聚晶拉絲模已在粗拉、中拉銅絲、鋼絲生產中使用。

雖然硬質合金具有高的耐磨性和抗壓強度,但它的抗張和抗沖擊性能較低。在拉拔過程中,拉模要承受很大的張力,因此必須在硬質合金模的外側鑲上一個鋼質外套,給它以一定的預應力,減少或抵消拉拔模在拔制時所承受的工作應力,增加它的強度。硬質合金拉模鑲套裝配如圖5-18所示。

2 芯棒(芯頭)

短芯棒分圓柱形芯棒和圓錐形芯棒兩種。圓柱形芯棒又分空心的和實心的兩類?？招膱A柱形芯棒(見圖5--19(a))一般用來拔制內徑不小于30mm的管材。在拔制內徑較小的管材時,由于芯棒直徑已很小,要用實心芯棒。

芯棒直徑D等于拔制后管材內徑,芯棒長度L與直徑D大致有如下關系:L/D=1-1.5為了保證開始拔制時芯棒能順利地被管材帶入變形區,芯棒端面一般倒成45°角。使用圓錐形芯棒時,管壁的變形主要在芯棒頂端進行。因此對這種芯棒,正確選擇其定徑帶的長度a及圓錐部分的錐角β很重要。減壁量一定的情況下,β小則減壁區長,摩擦力增加;β大則變形集中,易加劇芯棒端部磨損且正壓力的水平分量增加。選擇β角要綜合考慮各種因素的影響。一般β為8°~13°,常用的是8°~9°.長芯棒直徑等于拔后管子內徑,芯棒長度應大于拔后管子長度。

3 增壓模裝置

在使用固體粉狀潤滑劑的拉伸工藝中,為了增強潤滑作用,提高線材的質量和產量,采用增壓模裝置,其效果較為突出。同一般拉伸過程比較,此法操作簡單,周期短,生產率高,鈦線生產實踐證明,它是一種比較有希望的加工方法。

增壓模裝置是指在拉伸模前安裝增壓噴嘴的組合模裝置(見圖5-20).當線材以一定的速度通過拉伸模時,堆放在組合模前

的固體粉狀潤滑劑被帶進增壓噴嘴。由于流體動力摩擦原理,增壓噴嘴以較大的壓力向工作模變形區輸送潤滑劑,造成自動的增壓強制潤滑的效果。增壓模的?？字睆揭话銥榫€材拉伸前直徑的1.10倍左右。不同規格組合模套尺寸見表5-7.