在拉絲領(lǐng)域,人們普遍使用滑動(dòng)式水箱拉絲機(jī),也就是卷筒與鋼絲線(xiàn)速度存在差距,這樣鋼絲才能在與卷筒的接觸面打滑,從而產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力,這個(gè)力量帶動(dòng)鋼絲在每個(gè)模具前后實(shí)現(xiàn)拉拔。
首先是拉絲生產(chǎn)的效率問(wèn)題,參照鋼絲生產(chǎn)效率的計(jì)算,*關(guān)鍵的是機(jī)器的利用率,出線(xiàn)的大小,以及*快收線(xiàn)速度。如果按每小時(shí)多少公斤來(lái)計(jì)算生產(chǎn)效率,那么生產(chǎn)效率=收線(xiàn)速度*銅包鋼截面積*銅包鋼密度*機(jī)器利用率。機(jī)器利用率是指24小時(shí)內(nèi)機(jī)器實(shí)際全速運(yùn)行的時(shí)間,如果通過(guò)統(tǒng)計(jì),在假設(shè)100%利用率的前提下得出利用率誤差的*大和*小值,或者做分類(lèi)統(tǒng)計(jì),那么我們可以得到平均誤差,從而確定拉絲生產(chǎn)的效率評(píng)估。
其次是拉絲的機(jī)理問(wèn)題,參照有關(guān)復(fù)合線(xiàn)材的滑動(dòng)拉拔過(guò)程,我們知道金屬塑性變形一般是通過(guò)位錯(cuò)在滑移面上的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,多晶體變形時(shí)還要通過(guò)各晶粒的協(xié)調(diào)來(lái)進(jìn)行。由于晶界的復(fù)雜性和不均勻性、原始晶體顆粒的不均勻性等原因,塑性變形在金屬內(nèi)部也不會(huì)絕對(duì)均勻,這種變形的不均勻性會(huì)對(duì)銅包鋼線(xiàn)的后續(xù)變形產(chǎn)生影響。
在冷變形時(shí),金屬會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變強(qiáng)化效應(yīng),由于銅層的應(yīng)變硬化指數(shù)比鋼芯的大,因此在拉拔過(guò)程中,銅層的應(yīng)變強(qiáng)化比較明顯(俗話(huà)說(shuō)變硬變得快),即繼續(xù)變形所需增加的應(yīng)力更高,因此在銅包鋼的拉拔過(guò)程中,銅層才不至于在較大的應(yīng)力作用下遭到破壞,同時(shí)由于應(yīng)變強(qiáng)化的存在,隨變形量的加大,變形也會(huì)逐漸趨于均勻。韓國(guó)科技工作者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),工作區(qū)角度,總變形量都會(huì)導(dǎo)致銅層比例的不同變化,這與應(yīng)變強(qiáng)化是有直接關(guān)系的,在我公司常規(guī)生產(chǎn)中,通過(guò)分析統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),銅層變化幾乎可以忽略。
再次是模具的工作問(wèn)題,學(xué)習(xí)模具供應(yīng)商樣本提供的切面圖可以知道,模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要分六個(gè)區(qū)域,入口區(qū),潤(rùn)滑區(qū),壓縮區(qū),定徑區(qū),安全角,出口區(qū),*關(guān)鍵的是壓縮區(qū)的屈服擠壓的應(yīng)力以及定徑區(qū)的摩擦力。經(jīng)過(guò)模具時(shí)的拉拔應(yīng)力與銅包鋼本身的屈服應(yīng)力,壓縮比,工作區(qū)角度,材料摩擦系數(shù)以及后拉應(yīng)力決定。而銅包鋼本身的屈服應(yīng)力同樣是依據(jù)加法原理,由銅的屈服應(yīng)力、鋼的屈服應(yīng)力按貢獻(xiàn)比例累加得到。
*后是通過(guò)設(shè)備上的塔輪工作,完成拉拔。前面已經(jīng)講到,滑動(dòng)拉絲的根本是依靠滑動(dòng)摩擦,也就是說(shuō)銅包鋼在塔輪上的運(yùn)動(dòng)速度要小于塔輪的轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)速度,這樣在進(jìn)線(xiàn)端始終是松弛狀態(tài)(后拉力為0),反之進(jìn)線(xiàn)端甭緊則會(huì)加大反拉力,從而加大前拉力,容易導(dǎo)致斷線(xiàn)。具體計(jì)算過(guò)程參加宣天鵬有關(guān)滑動(dòng)拉絲基本條件的論文,*終得到的結(jié)果是:通過(guò)拉絲模線(xiàn)材的延伸系數(shù)應(yīng)大于相鄰塔輪的梯度,表示為μ/ε>1,這樣線(xiàn)材在拉拔過(guò)程時(shí)而緊繞在塔輪上同步前進(jìn),時(shí)而松開(kāi)打滑,當(dāng)然這就會(huì)對(duì)塔輪表面產(chǎn)生磨損,增加功率損耗。
塔輪轉(zhuǎn)動(dòng)的線(xiàn)速度與線(xiàn)材在拉拔時(shí)候的速度的比值,我們稱(chēng)為滑動(dòng)系數(shù);塔輪轉(zhuǎn)動(dòng)的線(xiàn)速度與線(xiàn)材在拉拔時(shí)候的速度的差為絕對(duì)滑動(dòng)量;絕對(duì)滑動(dòng)量與塔輪轉(zhuǎn)動(dòng)的線(xiàn)速度的比值,我們稱(chēng)為滑動(dòng)率;累積的滑動(dòng)系數(shù)是各道次滑動(dòng)系數(shù)的連乘,累積滑動(dòng)率為1-1/累積滑動(dòng)系數(shù)。
資料顯示,滑動(dòng)系數(shù)一般在1.02-1.10之間,銅包鋼與模具有著良好的潤(rùn)滑作用,與塔輪的相對(duì)磨損也小,所以有學(xué)者建議滑動(dòng)系數(shù)取在1.01-1.04之內(nèi)。我們傾向于1.02。
實(shí)際拉拔的過(guò)程,因?yàn)槊康来味碱A(yù)設(shè)了滑動(dòng),那么離成品模越遠(yuǎn)的道次,塔輪與銅包鋼線(xiàn)之間的滑動(dòng)就越大,塔輪表面磨損也就越嚴(yán)重,這種滑動(dòng)的不均勻性會(huì)縮短塔輪的使用壽命,因此要考慮一個(gè)累積滑動(dòng)效應(yīng),它是從成品模開(kāi)始向進(jìn)線(xiàn)方向以連乘方式傳播和累積,道次越前,打滑越大,磨損越嚴(yán)重,同時(shí)道次越前,線(xiàn)徑越粗,拉拔負(fù)荷越大,功率損耗也越大,線(xiàn)材與塔輪之間損傷也越嚴(yán)重,導(dǎo)致塔輪磨出溝槽,或者在拉拔時(shí)線(xiàn)材拋起帶動(dòng)模具晃動(dòng),線(xiàn)材受力不均勻,出現(xiàn)竹節(jié)狀或斷開(kāi)。
配模一般采用等滑動(dòng)率法,距離出口處1/3處保持1.04-1.05滑動(dòng)率,從距離出口處1/3處向進(jìn)口處,依次逐漸降低滑動(dòng)率,*后降到1.01,箭頭圖表示為:
1.01—1.01—1.01—1.02—1.03—1.04—1.04—1.04—1.05
在配模時(shí),與伸長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的有一個(gè)減面率的概念,也就是面積減少的比例。比如從1.1拉到1.02,面積比例是1.1*1.1:1.02*1.02=1.163,進(jìn)線(xiàn)是1.1,出線(xiàn)是1.02,但是時(shí)間流量是一致的,面積的變化的同時(shí)是長(zhǎng)度的變化,進(jìn)線(xiàn)面積是出線(xiàn)面積的1.163倍,那么出線(xiàn)的長(zhǎng)度就是進(jìn)線(xiàn)長(zhǎng)度的1.163倍,16.3%就是伸長(zhǎng)率,而減面率是14.02%,準(zhǔn)確的配法是伸長(zhǎng)率,有時(shí)候也參考減面率來(lái)配,因?yàn)闇p面率以進(jìn)線(xiàn)為比較基礎(chǔ),伸長(zhǎng)率以出線(xiàn)為比較基礎(chǔ),所以減面率必然比伸長(zhǎng)率大,打滑系數(shù)就更大。各道次伸長(zhǎng)的分布規(guī)律一般是*道低一些,這是因?yàn)榫€(xiàn)坯的接頭強(qiáng)度較低,線(xiàn)材彎曲不直,表面粗糙,粗細(xì)不勻等,所以預(yù)留安全系數(shù)要大一些。第二、三道可以取高一些,因?yàn)榻?jīng)過(guò)*道拉拔后,各種影響安全系數(shù)的因素大大下降,同時(shí)金屬的變形硬化程度也很小,這時(shí)可以充分利用金屬的塑性,而在以后的各道次中,伸長(zhǎng)可以逐道遞減,這是因?yàn)樽冃斡不潭仍?加,線(xiàn)徑減小,金屬塑性下降,其內(nèi)部缺陷和外界條件對(duì)安全系數(shù)的影響也逐漸增加。
我們的普通拉絲機(jī)的塔輪梯度(又稱(chēng)塔極比)大約是10-12%之間,加上滑動(dòng)率,一般將配比定為13-15%之間,依據(jù)相鄰模具的出線(xiàn)口徑大小,我們可以直接算出減面率或者伸長(zhǎng)率,或者反過(guò)來(lái),已知道某道模具的大小,已知需要的伸長(zhǎng)率,可以推算上一道次模具的大小。值得一提的是,在拉拔軟線(xiàn)時(shí),一定要注冊(cè)出線(xiàn)模的局部壓縮不能太大,否則定速輪張力過(guò)大會(huì)將軟線(xiàn)拉傷,導(dǎo)致線(xiàn)徑縮小,延伸下降。