钻石拉丝模具
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拉丝模具基础知识

  拉丝模具基础知识

  产生环沟的原因:那是由于进入模孔的金属线横截面变化时所受的抗力,和拉伸过程中金属线的振动而产生的周期性压力,导致线模的疲劳破坏。

  模具环沟的出现,加剧模孔的磨损。因为拉线模的模孔出现环沟后,环沟上因松动而剥落的模芯材料小颗粒,象磨料一样地研磨着工作区和定径区。而进入模孔的金属线,则象模棒一样加剧模孔的磨损。此时模孔和金属线之间的摩擦力增加,产生高温,加剧了磨损的过程。

  一般来说,拉线模在拉伸过程中的磨损,可分为三个阶段。第一是模孔表面尖点磨损阶段,第二是一个低而稳定速率的磨损阶段,三是随着模孔表面磨损沟纹的出现,达到一个高速磨损阶段。

  拉伸条件对拉线模使用寿命的影响

  一方面取决于本身的质量,另一方面还取决于拉伸条件

  (一)减缩率的影响

  在拉伸过程中,;拉线模对金属线产生压力,而金属线在变形时对拉线模壁也产生了一个反压力。拉伸时所用的减缩率愈大,孔壁对金属线产生的压力也就愈强,而金属线对孔壁所产生的反作用力也随之增强,此力如大于模子本身的抗张能力,则拉线模就会崩裂。

  (二)润滑剂的影响

  在拉伸过程中,润滑剂的质量及润滑剂供给是否充分都影响拉线模的使用寿命。润滑剂在拉线过程中具有润滑作用、冷却作用、清洗作用和防锈作用。

  (三)金属坯料表面质量的影响

  金属坯料表面如有氧化层、砂土或者其他杂质,对拉线模的使用寿命带来不利影响。因为金属表面的氧化层硬而脆,当金属坯料通过模孔时,它会象磨料一样造成拉线模模孔很快磨损及擦伤表面。所以在拉伸前,必须把它酸洗掉;在坯料堆放时,要注意堆放场地的整洁,避免与砂土及其他杂质接触。

  滑动式拉线机的特点:

  (1) 线材与绞轮之间有滑动,因此都要受到磨损,所以主要用于具有中等强度的铜线拉伸。

  (2) 张力控制敏感,传动系统简单,电气控制要求不十分严格。

  (3) 总的加工率大,适合塑性好的金属线材拉伸。

  (4) 拉伸速度高。

  (5) 易于实现机械化、自动化。

  拉线模模孔各区域的名称和作用

  入口区和润滑区

  入口区一般带有圆弧,便于拉伸金属进入工作区,而不致被模孔边缘擦伤。润滑区是导入润滑剂,使拉伸材料得到润滑。

  工作区

  工作区是金属拉伸塑性变形的基本部分,一般来说,其高度不小于孔径。如过小,被拉伸的金属对线模工作区将产生过大的压力,使拉伸应力显著增加,导致拉线模磨损过快。

  工作区高度,随着拉伸材料的性质,及其直径和润滑情况而有所不同,其选择的原则是:

  1. 拉伸软金属线时,应较硬金属线短。

  2. 拉伸小直径线材时,应较大直径线材短。

  3. 湿式润滑拉伸时,应较干式润滑短。

  工作锥角的选择原则:

  1. 压缩率愈小,工作锥角应愈小。

  2. 拉伸线材愈硬,工作锥角应愈小。

  3. 拉伸小直径材料较大直径材料小。

  定径区高度的选择原则:

  1. 拉伸软金属材料较硬金属材料短。

  2. 拉伸大直径材料较小直径材料短。

  3. 湿式润滑拉伸较干式润滑拉制短。

  模孔的拉伸半角与拉伸间的关系

  拉伸力是随着拉伸半角的增大而减小,到一定数值后,又随着拉伸半角的继续增大逐渐增大。

  模孔形状与拉伸间的关系

  在圆锥形的模孔中,线材在拉伸时的变形程度是平均的。由于复合力逐渐增大,因此愈近模孔出口处,复合力也就愈大。所以在接近出口处的模孔容易崩裂,致使拉线模使用寿命缩短。

  在圆弧形模孔中,金属在拉伸时,开始时变形程度较大,以后逐渐下降。变形抗力不集中在出口处,而在压缩区。圆弧形模孔在拉伸的过程中,是先把圆弧形磨成直线后,再继续向外移,因而增加了拉线模的使用寿命。

  圆弧拉线模模孔的缺点;由于线材与模孔孔壁的接触面增大,因此拉伸阻力也相应增大,即在拉伸过程中,拉伸力消耗较大。

  定径区长短与拉伸间的关系

  定径区的长短,与消耗在克服此区的拉伸阻力的大小有直接的关系。定径区愈高,拉伸阻力也就愈大,必须增加拉伸力,以达到将线材拉出模孔的目的。因此,定径区过高,金属线材拉出模孔后,就容易引起缩径。定径区高度过短,容易产生金属线材弯曲和表面不平的情况,同时有降低了模具寿命。

  模孔的光洁程度与拉伸间的关系

  拉伸模孔的光洁程度,是决定模孔孔径和线材之间的摩擦力大小的重要因素。模孔光洁程度愈差,孔壁和线材之间的摩擦阻力就愈大,克服阻力所消耗的拉伸力就愈大。在同样的拉伸半角的条件下,高度抛光的模孔所需的拉伸力,一般抛光的模孔所需的拉伸力小。

  模孔的光洁程度不仅影响拉伸力的增减,而且还会影响被拉伸金属线材表面的质量。拉线模模孔光洁度高,被拉伸的金属线材表面也就光滑;反之,模孔光洁度不高,所拉的金属线材表面就比较粗糙。拉线模的模孔光洁度愈差,模子的使用寿命就愈短。

  KWS—1006超声波清洗机

  KWS—1006清洗机是由超声波发生器、换能器、自动温控加热系统、清洗槽、机架与整机外罩组成。

  超声波发生器:产生超音频信号,以供给换能器。

  换能器:将超声波发生器产生的超音频电能转换成高音频机械振荡而传入清洗液中,从而达到超声清洗的目的。

  超声清洗槽:盛载清洗液,待洗工件在此槽进行超声波清洗,可将工件表面及缝隙中的脏物振落。

  自动温控系统:自动控制清洗槽中的清洗液温度及加热与否。

  超声波清洗的基本工作原理

  利用超音频电能,通过换能器转换成高频机械震荡而传入到清洗液中。超声波在清洗液中疏密相间地向前辐射,使液体流动,并产生数以万计的微笑气泡,这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成及生长,而在正压区迅速闭和(熄灭)。这种小气泡的形成、生长、迅速闭和称为空化现象。在空化现象中气泡闭和时形成超过1000个大气压的瞬间高压,连续不断产生的瞬间高压就像一连串小爆炸不断地轰击物体表面,使物体表面及缝隙中的污垢迅速剥落,这种空化侵蚀作用就是超声波清洗原理。

  使用注意事项:

  1. 清洗槽内无清洗液时,绝对不能启动超声,否则会导致损坏换能器的严重后果。

  2. 不得将物体直接放入清洗槽底,如有异物落入槽底应及时取出,否则会损坏超声波发生器。

  3. 不可将液体溅湿换能器及超声波发生器。

  4. 起切不可使用可燃性液体作清洗液。

  5. 清洗槽内积物过多时 ,应及时放液冲洗清除。

  6. 槽内无清洗液或清洗液面未超过2/3深度时,绝对禁止加热,否则会损坏发热板。

  7. 旧液换新液时,应在温度控制器置于0℃的位置,超声开关置于关的位置,及液体温度在常温下进行。

  8. 环境湿度过大时,应经常将换能器上附着的潮气、水珠吹干。

  9. 在清洗槽内注满清洗液的情况下应尽量避免推动或搬移机体。

  滑动式连续拉伸的特点

  第一个特点是除K道外,其余各道都存在滑动。

  保证正常滑动的办法是在相邻两绞轮间,如果让拉线后的长度与拉线前的长度之比大与后面与前面的绞轮线速度之比,就会在前面绞轮上产生需要的滑动。

  当τn=1时,n-1道没有滑动。由于模具的磨损决不会按同一规律发展。再由于其它因素影响,这种情况几乎维持不住,就 会很快断线。

  当τn<1时,一开车就断线,不能拉。

  当τn>1时,在n-1道绞轮上有滑动,能自动调节张力,保持长时间不断线。

  τn=1.015~104

  有时τn可达1.10。一般线径越细,τ值应较小,成品处的τ值也应小些。

  第二个特点是除第一道外,其余各道均存在反拉力。

  影响拉伸力的因素:

  1. 铜、铝杆(线)材料。在其它条件相同时,拉铜线比拉铝线的拉伸力大,拉铝线容易断,所以拉铝线应取较大的安全系数。

  2. 材料的抗拉强度。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。

  3. 变形程度。变形程度越大,在模孔中变形长度越长,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。

  4. 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,也使拉伸力增大。

  5. 线模模孔工作区和定径区的尺寸和形状。在线模工作区圆锥角增加,有两个因素影响着拉制力,一方面摩擦表面减少,摩擦力相应减少;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。

  6. 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。

  7. 各种外来因素。如进线不直,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。

  8. 反拉力增大的因素。反拉力增大则拉伸力增加。如放线架制动力过大,前一道离开绞轮线材的张力等会增加后一道的反拉力。

  铜的物理、机械和工艺性能

  熔点: 1083℃

  沸点: 约2500℃

  电阻率: 0.017241Ω·mm2/m

  密度: 8.89(20℃)

  抗拉强度: 216~235N/mm2(软)

  363~412 N/mm2(硬)

  伸长率: 40%~45%(软);4%~6%(硬)

  铸造温度: 1150~1200℃

  最低再结晶温度:200~270℃

  再结晶退火温度:500~700℃

  铜中所含杂质及微量元素将影响导电等各方面的性能,其中以磷、硅、铁、砷影响最大,银、镉、铬、锌影响较小,对铜的加工性能影响不大,但可不同程度提高铜的强度和硬度。

  氧含量的增加将显著降低铜的工艺性能和耐腐蚀性,使焊接、镀锡等过程不易进行,拉伸后的线材表面易发毛。含氧铜在还原性气体中加热,还会产生“氢气病”,造成表面裂开。

  配模注意事项:

  1. 配模结果如果出现第一道的µ大于计算值或小于γ值时,均无害。只要增大的µ是在被拉金属能够承受的限度之内,因为在这里不存在γ,故µ增大不会导致滑动增加,µ较小时也不会拉细拉断。

  2. 如因生产需要或为了保证产品性能而必须加大进线直径d0,即需要进行所谓“超规格”拉伸时,应核算有关各道的拉伸力和电机功率。对滑动式拉线机应尽量避免超规格拉伸,以免导致滑动损耗大;其次,在超规格拉伸中必然要加大某些道次的µ值,这些道次应尽量放在前几道(即进线端上),以减轻滑动的累积程度。

  3. 实践证明,适当提高线径d的取值精度对减少滑动损耗、保持各道延伸系数或积线系数的均匀性,减少拉细拉断现象和顺利拉伸,尤其对高速拉伸是非常必要的,也是能够做到的。当d以mm为单位时,在配模中通常应取三位有效数字,即:

  d>10mm时,小数点后保留一位数字;

  d<10mm和>1mm时,小数点后保留两位数字;

  d<10mm时,小数点后保留三位数字。

  4. 拉伸道次和配模尺寸的计算,往往需要重复计算和进行必要的调整。例如计算所得道次带有小数点,或由d起推算各道d值至d0时同预定的进线直径有出入等情况时均需重新计算。前者应选择就近的整数(道次),然后重新安排各道次延伸系数;后者应适当修改前(进线端)几道的d值和延伸系数,以便使d0同实际进线直径相符。而所作的调整和修改,均应使各该道次的滑动系数τ保持在合理的范围以内。

  加工出口区最应注意的是出口区和模孔的同心度。

  拉线模的倒喇叭作用是保护线材

  消除拉线模变形区定径区连接处尖角的目的是减小拉伸阻力

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