关于拉丝模具的专业点

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钻石拉丝模具
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聚晶拉丝模具产品分类
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技术参数
关于拉丝模具的专业点

  拉丝模是拉伸各种金属线材的重要工具,作 为线 材生产企业,要想降低成本,获得稳定长时间 的拉拔,精确的尺寸 ,较好的表面质量,没有高质量的拉丝模具是难以实现 的。近年来,聚晶金刚石拉丝模正以其高强度、高耐磨性以及优良的性价比等特点越来越受到拉丝行业的青睐。在模具材料一定的条件下,其孔型结构又是决定拉丝模质量的关键因素,因为不同的拉拔条件需要有不同的孔型结构与其相适应。只有这样才能延长模具的寿命,创造大的经济效益,因此,本文将对拉丝模的孔型结构加 以具体地分析 。

  1、聚晶金 刚石的特点及拉丝模具的结构

  聚晶金刚石是用质量优良的人造金 刚石晶体加上金属结合剂,在高温条件下聚合而成。其物理性能如表1

  聚晶金刚石具有高硬度,高耐磨性的特点 ,但由于 其脆性较大,为了降低成本 ,用较小量的聚晶金刚石来满足一定的孔径要求,我们采用几图1所示拉丝模具的结构以满足其力学性能,物理性能等需要。图1结构中, 聚晶金刚石镶在硬质合金环里 以保证其良好的导热和强度,一般为0.05到0.075mm的过盈配合,再用金属铜等材料将聚晶烧结在不锈钢 (防止模具生锈)模套中,这种结构可以给聚晶一定的予应力,利于抵消拉丝时因金属丝变细而产生的张力,从而提高聚晶的抗碎裂能力。

  1一模套;2 一烧结金属 ;3 一硬质合金环 ;4 一聚 晶金刚石

  2、聚晶金刚石拉丝模的孔型结

  构其孔型结构一般分为人口区、润滑区、压缩区、定径区、安全角、出口区六部分 。

  2.1 入 口 区

  人口区的作用 是把金属线材引人模孔和储存润滑 剂,其角度通常为 70度左右,这 个区域不需要很高的表面光洁度。对于拉伸如铜、铝等一类的软线建议人 口 区的角度适当大一点 ,而对于拉伸钨、钥材料的硬线人口区的角度应小 于70度为宜。

  2.2 润 滑 区

  润滑区是引导金属线材进人压缩区部分的区域,其,角度通常为 30度左右,对于润,滑区来说应该使润滑剂得到充分的满足,这个区域也不需要特别好的光洁度。

  2.3 压 缩 区

  压缩区是模孔最重要的部分,金属线材就是在这里产生压缩进行塑性变形,使线材直径由粗变细。我们知道,组成任何物质的细小颗粒如原子、分子、离子、电子之间都具有一定的 吸引力的推斥力,并处于力的相对平衡状态中的晶格内结点就是物质微粒所处的平衡位置,由于机械力作用如拉伸,挤压、弯、扭等或其它物理化学因素的外力作用也可能使金属微粒的位置逐渐发生变化而产生的位能,能的表现形式之一可以是力,这种在金属内部由于受到外界诸因 素的作用而产生的力叫做金属的应力。当线材被拉出模孔后其所受的应力必须小于线材的变形抗力,否则,线材将被继续拉细 ,甚至断丝。

  2 。 3 。 1 压缩区的长度和压缩率

  对于拉丝模孔形来说,压缩区孔壁受力最大,由于压缩区是拉伸金属时塑性变形的重要部分,其表面光洁度要求是很高的,一般达镜面 。 其长度一般大于定 径区直径,压缩区长度(I) 和压缩率(r% )。

  可分别按( 1 )(2) 公式计算

  压缩区的长度选择原则是:拉伸铜铝等软金属线时应较拉硬丝时短;拉伸小直径线材时应将拉大直径线材短;湿式润滑拉伸应较干式润滑拉伸时短。

  2 . 3 . 2 压缩区的角度

  在定径区长度不变的情况下,拉拔力(F=)主要由压缩率 (r% ),模具压缩区半角(a),线材与模具间的滑动摩擦阻力 (m) 决定,与线材的流变强 度 (δ0) 成线性关系,相对拉拔应力与流变强度之比是3个参数 的函数,即=f(r%,a,m)。拉拔力用来克服变形功,剪切 力损失功和摩擦力损失功,

  可以看出,当模具半角很小时,摩擦力较大,并弓l起拉拔力增大;随着半角的增加 ,摩擦力迅速减小,剪切力损失功增加,但总的拉拔力减小,当拉拔 力达到最小值时便得到最佳角度值。实际拉拔过程中,根据拉伸不同等级的金属线材,选择适当的压缩角是十分重要的,表2是聚晶模对1cr18Ni9Ti不锈钢 、低碳钢丝、铜丝拉拔时的最佳角度值 。(采用Φ0.5一组模具拉拔 ),使用模具接近最佳角度时可议得到较低的拉拔负荷,改善表面质量,减少金属 粉的产生。

  2。4 定径 区

  定径区是模具孔径尺寸的控制部分,金属线材通过这一区域可得到最终尺寸。 合理的定径区长度可以改善平直度、尺寸精度、表面粗糙度质量和模具寿命,定径区长度的增加导致棒材中间以及表面的残余应力减少,当定径区长度为零时,棒材表面残余应力减少,并在其以下的区域产生最大的残余应办,当定径区长度增大时残余应力减少。图4描述的是定径区长度与轴向残余应力之的关系 。研究发现为减少轴向残余应力,定径区长度比值有一个最佳范围(L/D1>0.3)并且0.4

  由于定径 区越长,线与模孔接触面积也越大,摩擦力也将大大增加,因此长的定径区特别会使拉拔力值增加,然而拉伸应力必须大于线材的抗拉强度极限,拉伸过程才能进行否则会造成断线现象,使拉伸无法进行。因此,对于拉伸不 同等级的金属线材寻找一个合适的定径区长度是非常重要的,根据实践经验,拉伸软金属材料较拉硬丝时短,拉伸小直径短,对于拉制相同硬度的金属线时,拉较细的金属丝定径区短些好。同时定径区也需一个较好的表面光洁度。

  2。5 安 全 区

  定径区与出口区之间的角度部分叫安全角。线材在由定径区走向出口区时,由于金属弹性变形的恢复使交角部分集中应力而造成损害,或者划伤线材表面。在制模的过程中将这一交角加工成R链接,使该区域在正常拉丝情况下是和金属不想接触的,从而避免了上述事故。安全角通常制成10°,该部分的表面光洁度没有特别要求,对于孔径越大,材料硬时安全角的作用也就越明显。

  2.6 出 口 区

  设置出口区是为了保证压缩 在模芯厚度的中心部分,使模芯具有最好的抗胀强度。出口区的角度通常制成70度左右,也不需特别的抛光。但在加工时要严格注意与模芯 的同心度。

  3、 结论

  通过对聚晶金刚石拉丝模具孔 型结构的分析,得出表3所示的结果。

  总之,在制模过程中,要以所拉制线材的材质以及具体的拉拔条件加以综合考虑,在理论分析的基础上找到最佳的孔型结构。

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