拉丝模具结构简介

拉丝模结构

　　近年来，国内相继引进了工业发达国家制造的拉丝模及相应的模孔检测仪器。通过对国外拉丝模孔型的剖析，使我们了解到现代拉丝模孔型的设计思想，为提高我国拉丝模的设计水平提供了借鉴。

　　1. 拉丝模内孔结构

　　拉丝模芯的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”五个区间。拉丝模的内径轮廓很重要，它决定着压缩线材所需的拉力，并影响拉拔后线材中的残余应力。模芯各区的作用分别是：入口区，方便穿线及防止钢丝从入口方向擦伤拉丝模；润滑区，通过它使钢丝易于带入润滑剂；工作区，是模孔的主要部分，钢丝的变形过程在这里进行，即将原始截面减小到所要求的截面尺寸。在拉拔圆锥面金属时，工作区内金属的体积所占的空间是一个圆台，该空间称为变形区。工作区内的圆锥半角α（又称为模孔半角）主要用于确定拉拔力的大小；定径区的作用在于取得被拉拔钢丝的准确尺寸；出口区是用于防止钢丝出口不平稳而刮伤钢丝表面。

　　2 “直线型”与“弧线型”模的讨论

　　随着拉丝速度的提高，拉丝模的使用寿命成为突出的问题。美国人t maxwall和e g kennth提出了适应高速拉丝的新拉丝模孔型理论，即“直线型”理论。根据该理论制作的拉丝模具有下列特点：

　　①入口区、润滑区合二为一，具有使润滑角减小的趋势，使润滑剂进入工作区前就受到一定压力，从而起到更好的润滑效果。

　　②入口区和工作区加长，以建立较好的润滑压力，其角度按拉丝材质和每道次压缩率分别进行优选。

　　③定径区必须平直且长度合理。

　　④各部分纵面线都必须是平直的。

　　近年来，国内拉丝行业对“直线型”和“弧线型”拉丝模进行了广泛的讨论，其中争议较大的是工作区的形状和工作区与定径区交界处的形状。不少人对“直线型”模持肯定态度。但笔者认为两种类型的拉丝模均有着各自的特点及所适用的场合，不加分析地作出结论，末免有失偏颇。

 　模芯工作区呈“弧线型”，会使金属在变形区内的流动更加曲折，导致附加剪切变形及多余变形功的增大，继而使拉拔应力增大（一般较“直线型”模增大10～30%）。而“直线型”模工作区轮廓线上各点的斜率相同，这样当我们确定了工作区圆锥半角α时，便可在Zui小的应力状态下拉拔金属；而“弧线型”模由于其轮廓线上各点的曲率不同，故无法使整个工作区存在这样一个工作区圆锥半角α。从有利于金属的流动和减小拉拔应力的角度出发，目前国外在道次压缩率为10～35%（大多数金属丝的变形均在此范围内）及拉拔中、粗规格的金属丝时，一般均采用“直线型”工作区。

　　而采用“弧线型”工作区时，金属在内孔中的变形可随其加工硬化程度的增加而逐渐减小，内孔壁上的压力分布和磨损都比较均匀，故“弧线型”工作区耐磨性好。特别是当道次压缩率较小时（小于10%），采用“弧线型”工作区，可在工作区圆锥半角α较小的情况下获得足够长的变形区。加之“弧线型”工作区具有适应能力强的特点，故在道次压缩率较大（大于35%）或较小（小于10%）及拉拔钢丝时，还是应该采用“弧线型”模。

　　3 国内外拉丝模孔形对比

　　与国外产品相比，国产拉丝模模坯存在以下明显不足：

　　①入口角小。由于在拉拔过程中线材首先和模芯入口区接触，入口区锥角小，不但增大了线材与内孔的接触面积，使摩擦力增大，而且妨碍润滑剂的带入，使拉丝过程中的润滑效果变差，严重影响模具使用寿命。

　　而国外拉丝模产品的入口角增大，有效地避免了线材与拉丝模的擦伤，而且带入了更多的润滑剂，增强了润滑效果，减少了模芯磨损。这种改变提高了线材的表面质量，同时也提高了拉丝模的使用寿命。②工作区短小。与国内同种规格的拉丝模相比，国外拉丝模工作区的长度普遍要长许多。较长的工作区有利于线材在拉拔过程中摩擦力的减少与均匀分布，降低拉丝模内孔的磨损，提高模具寿命。较长窄的工作区能减小线材和拉拔模的间隙，可在大的压力下迫使较多的润滑剂进入线材与内孔中间，从而造成更好的润滑压力。由内孔出去的线材温度较低，拉拔力减小，拉拔过程中金属的流动较为均匀，有利于拉拔速度的提高和线材表面质量的改善。此外，这种类型的工作区设计还能防止润滑剂从拉丝模的进口端退出。

　  而我国模具由于工作区短小，造成孔内有效使用面积较小，不仅增加了摩擦力，加剧磨损，而且浪费原材料，增大了成本投入。

　③定径区不明显。定径区是线材确定Zui终尺寸的Zui后环节，定径区的短小且不平直将直接影响到线材的Zui终质量。短小的定径带容易造成产品尺寸超差，并使拉拔模很快磨损报废。明显且平直的定径区能够生产出高精度和高表面质量的线材，而且有利于减小磨损，大大提高拉丝模的使用寿命。

　从德国产拉丝模与我国湘钢产拉丝模的磨损曲线对比可知，两种拉丝模在相同的拉拔条件下工作：工件材质：65号钢线材；拉拔速度：3.64m／s；拉拔用润滑剂：肥皂粉；拉拔前表面涂层：硫酸酸洗、磷化、涂硼砂。测试结果表明，拉丝模的结构对拉丝模的使用有很大的影响。德国产拉丝模的使用寿命比湘钢产拉丝模的使用寿命高2.72倍。

　　上述比较分析证明：通过拉丝模内孔的孔型优化可以降低拉丝模的磨损率，延长拉丝模的使用寿命。因此，进行拉丝模的孔型优化，提高拉丝模的制造精度，可以节约生产成本，大幅度提高生产效率，对我国线材工业的发展具有重要意义。