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影响拉线模使用寿命的主要因素


      拉丝模是电线电缆行业生产线材的主要工具,它是实现正常的连续拉伸,保证拉伸制品质量的关键。要使拉线模达到较长的使用寿命,获得高质量的拉伸制品,不仅取决于拉线模本身的材质情况,还决定于模子的孔型设计和使用时的其它配合条件等方面。 
      目前,随着高速拉丝机的被广泛应用,拉线模使用寿命的长短问题日益突出。本文结合铜线材厂家的生产实际以及国内外拉线模具的一些新发展,对影响拉线模使用寿命的因素作一简要分析。 
2拉线模的质量对其使用寿命的影响 
    拉线模本身质量是影响其使用寿命的一个重要因素。拉线模的质量与模芯材料、孔型设计及加工工艺有关,改善模芯材质,设计合理的孔型结构及改进加工技术,均有利于提高模子的使用寿命和线材质量。 
2.1模芯材料 
目前,国内生产铜线所使用的拉线模的模芯材料以硬质合金、天然金刚石和人造聚晶金刚石为主。 
硬质合金是硬度很高的碳化钨和金属钴的粉末烧结体。它具有高的硬度、很好的耐磨性及较强的抗冲击性,价格低廉,是一种极佳的拉线模制作材料,广泛应用于拉拔粗、中线材。目前,国外采用热等静压(HIP)处理、超细晶工艺来降低孔隙度,提高合金的硬度,以及加入稀有金属、发展表面涂层工艺,提高合金表面强度。研究表明,通过改善硬质合金成分和组织结构,控制碳含量的波动值,细化碳化物的颗粒,可以提高材质的性能,延长其使用寿命。 
天然金刚石具有硬度高、耐磨性好的特点,拉制的线材表面光洁度很高。由于天然金刚石在结构上具有各向异性,导致其硬度也呈各向异性,使模孔的磨损不均匀,制品不圆整。加之价格昂贵、稀少,一般用作表面质量要求高的细线拉线模或成品拉线模。 
人造聚晶金刚石是无定向的多晶体。它具有硬度高,耐磨性好,抗冲击能力强的优点。在硬度上不存在各向异性,磨损均匀,模具使用寿命长,适用于高速拉拔。由于国产聚晶模坯存在晶粒粗大、抛光性能差等质量问题,目前国内厂家多使用聚晶模作过渡模,而不用作成品模。但随着聚晶模内在质量和加工水平的提高,有取代昂贵的天然金刚石作成品模使用的趋势。 
2.2拉线模的孔型设计 
在相同材质条件下采用不同的孔型设计,模子使用寿命相差甚远。因此,改进孔型设计是提高模具使用寿命的一条重要途径。拉丝模孔型一般分为曲线型(即R型系列)和直线型(即锥型系列)。 
从线材在拉线模内变形均匀的角度分析,似乎曲线型较直线型好,因此,我国过去普遍采用前苏联上世纪50年代使用的R型系列来制订拉丝模制作规范。这种孔型是在当时“圆滑过渡”的理论指导下设计出来的,其孔型结构按工作性质可分为“入口区、润滑区、工作区、定径区、出口区”五个部分,各部交界处要求“倒棱”,圆滑过渡,把整个孔型研磨成一个很大的、具有不同曲率的弧面。这种孔型的模子在当时的拉拔速度条件下,还是可以适用的。到上世纪70年代末至80年代初,随着拉线速度的提高,拉线模的使用寿命就成了突出问题。为了适应高速拉线的要求,美国的T.Maxwall和E.G.Kennth提出了“直线型”理论。该理论着重考虑了拉拔过程中的润滑作用和磨损因素,指出经改进后的直线型拉线模孔型应具有以下几个特点: 
(1)孔型各部分的纵剖面线都必须是平直的。平直的工作锥面拉拔力最小。 
(2)模具各部位的交接部分必须明显,这样各部位可以充分发挥各自的作用,避免了过渡角对定径区实际长度的减小。 
(3)延长入口区和工作区高度,使线材进入模孔工作锥的中间段,利用入口锥角和工作锥角上半部分形成的楔形区,建立“楔形效应”,在线材表面形成更致密牢固的润滑膜,减少磨损,适合于高速拉拔。 
(4)定径区必须平直且长度合理。定径区过长,拉线摩擦力增大,线材拉出模孔后易引起缩径或断线;定径区过短,难以获得形状稳定、尺寸精确和表面质量良好的线材,同时模孔还会很快磨损超差。 
采用直线型理论设计出的拉线模,经实践应用,其使用寿命比R型拉线模提高3~5倍以上。 
2.3模具加工制作水平 
模具加工制作水平对模具质量的影响,主要体现在两个方面:一是拉线模的孔型尺寸,二是模孔内表面光洁度。 
国外拉线模具的研磨工艺普遍采用高速机械研磨机,以及表面镀以金刚石的金属磨针,该设备运行平稳,磨针的规格及使用规范化,产品精度高。模子的孔型尺寸利用轮廓记录仪及孔径测量仪来检测,并用检查拉线模专用的显微镜来检查表面光洁度。 
     而国内许多厂家还在采用落后的设备,使用手工操作来研磨孔型,因此,存在着以下问题:孔型参数波动较大,难以加工出平直的工作锥;定径区与工作区交接处易研磨出过渡角,使线材在定径区中产生二次压缩,增加外摩擦力,减短了定径区长度,缩短拉丝模的使用寿命;磨损的磨针修复频度因人而异,使用不规范,造成孔型的一致性差。检测手段也落后,只能依*目测或者放大镜、显微镜等简单工具检测,而且注重的是模内表面光洁度,对孔型尺寸不能有效检测,更谈不上控制了。 

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