从聚晶模的结构谈如何增长其使用寿命

拉丝模是拉伸各种金属丝材的重要工具，作为钢丝生产企业，要想降低生产成本，获得稳定长时间的拉拔、的尺寸和较好的表面质量，没有高质量的拉丝模是难以实现的。除了关注拉丝模本身的孔型设计和模芯材质外，很多生产企业也越来越重视拉丝工艺，用更科学合理的拉丝工艺来延长拉丝模的使用寿命。本文将搜集到的国内一些科研院所和企业的研究资料所提出的观点进行一下整理，并结合拔丝二分厂湿拔工序的现有工艺条件，探讨我厂拉丝模寿命的提高所应采取的一些措施。

1 聚晶模的孔型结构与寿命 

我国传统的孔型结构如图1所示，一般分为入口区，润滑区，压缩区，定径区，安全角，出口区六部分。 

1.1 入口区

入口区的作用是把金属线材引入模孔和储存润滑剂，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。线材较软时，入口区角度可以适当大一些，而对于拉伸钨、钼材料的硬线入口区角度应小于70度为宜。

1.2润滑区

润滑区是引导金属线材进入压缩区部分的区域，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的光洁度。

1.3压缩区

压缩区是模孔Zui重要的部分，丝在这里发生压缩进行塑性变形。在变形中，金属内部产生应力。当丝被拉出模孔后，其所受到的拉拔应力必须小于丝的变形抗力，否则丝将被继续拉细（缩丝），甚至断丝。

   对于拉丝模来说，压缩区孔壁受力Zui大，由于是拉伸金属时变形的重要部分，其表面光洁度要求是很高的，一般达到镜面，其长度一般大于定径区直径。拉丝模压缩区的角度很小时，摩擦力较大，引起拉拔力增大；随着角度的增大，摩擦力迅速减小，总的拉拔力减小，当拉拔力达到Zui小值时，角度。拉拔角度不合适，不仅导致拉拔力增加，还容易引起金属粉的产生，影响丝表面质量。

1.4定径区

定径区是模孔尺寸的控制部分，金属丝通过这一区域可以得到Zui终尺寸。定径区越长，丝与模孔的接触面积越大，摩擦力也将大大增加，因此，长的定径区会使拉拔力值增加。然而，拉伸应力必须小于丝的抗拉强度极限，拉伸过程才能进行，否则会造成断丝现象，使拉伸无法进行。因此，选择合适的定径区长度是非常重要的，定径区长度选定的基本原则是：拉伸软金属材料比拉硬丝时短，拉伸小直径比拉伸大直径丝时短，对于拉制相同硬度的金属丝时，较细的丝，定径区短些好。同时，定径区也要求较好的表面光洁度。

1.5安全角

   安全角是定径区与出口区之间的交角部分，丝由定径区走向出口区时，由于金属弹性变形的恢复，是交角部分应力集中而容易造成损坏，从而划伤丝表面。一般要将这一交角倒成“r”型，使该区域在正常拉丝情况下与丝是不接触的，从而避免上述问题的发生。对于孔径越大、材料硬时，其作用月明显。

1.6出口区

设置出口区的目的是为了保证压缩区的在模芯厚度的中心部分，使模芯具有的抗涨强度。出口区角度通常在70度左右，也不需要特别抛光。但在加工时，要严格注意与模心的同心度。

以上介绍的国内拉丝行业的“弧线型”拉丝模，其孔型结构按工作性质可以分为“入口区、润滑区、压缩区、定径区、出口区”五个部分，各区之间采用圆滑过渡，使整个孔型形成一个很大的、具有不同曲率的弧面。目前，国外工业发达国家普遍采用由美国人t.maxwall和e.c.kennth在80年代初提出的“直线”型拉丝模，从对国外制作的这种拉丝模的实测情况来看，其孔型特点主要有以下几个方面：

（1）  取消润滑区，加长工作区，把建立润滑膜的功能归入入口区和工作区。延长入口区和工作区高度，使丝进入工作区的中间段，利用入口区和工作区上半部分形成的楔角，建立“楔形效应”，在丝材表面形成更致密牢固的润滑膜，提高润滑效果。

（2）  孔型各部分剖面线必须是平直的，且各区之间的交接明显，尤其是工作区和定径区之间不应有过渡角。由于弧线形拉丝模在模子入口处的模角较大，模壁上的压应力增大，因而比直线型拉丝模更易于形成较深的环型沟槽。而工作区与定径区之间若存在过渡角，会缩短定径区的实际长度，影响模子寿命。

（3）定径区必须平直，且长度合理。平直的定径区可以避免因二次变形带来的外摩擦力，使磨损增加。定径区的长度对模子的寿命也有影响。定径区过长，虽然可提高拉丝模的散热效率和使用寿命，但会使摩擦力增大，拉应力增加，引起缩丝和断丝。而定径区过短，丝材的尺寸精度和表面质量难以保证，模孔还会很快磨损超差。

（4）加大入口区角度，防止入口区角度过小，使润滑剂、金属末、污物等积聚于模子入口区与工作区的交接处，形成楔形堵塞，导致润滑条件变坏。

国内一些厂家的实践证明，直线型拉丝模的使用寿命比弧线形拉丝模的寿命高3~4倍，尤其适合高速拉拔。