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[拉丝工序] 拉丝工序
P:2012-02-03 09:55:57
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一、线材拉丝基本原理
1.线材拉丝定义
线材拉丝是指线坯通过模孔，在一定拉力作用下发生塑性变形，使其截面减小而长度增加的压力加工方法。这种方法称为拉丝。
2.拉丝特点：
可以得到形状尺寸精确，表面光洁以及断面形状复杂的制品；
能提高制品的机械强度；
能拉丝大长度和各种直径的线材；
拉丝工艺、模具、设备简单，生产效率高；
拉丝耗能较大，变形体受一定限制，故往往需多次拉丝才能达到目的。
3.实现拉丝过程的条件
为实现拉丝过程，拉丝应力大于变形区金属的变形抗力，同时小于模孔出口端金属的屈服极限，即：σk＜σl＜σs
式中：σk——变形区金属的变形抗力
σl——拉丝应力
σs——被拉金属出口端的屈服强度
由于金属拉丝后的屈服极限σs很难精确得到，实际上与金属的抗拉强度极限接近，故实现拉丝过程的条件可写为：σk＜σl＜σb
4.拉丝原理
拉丝过程中遵循“体积不变”定律。
Vo=V1 ∵ Vo=SoLo V1=S1L1 ∴ SoLo= S1L1
则So/S1=L1/Lo =（do/d1）2 =μ
式中：Vo——拉丝前线材体积
V1——拉丝后线材体积
So——拉丝前线材断面积
S1——拉丝后线材断面积
Lo——拉丝前线材长度
L1——拉丝后线材长度
μ——延伸系数
5.多次拉丝过程
多次拉丝按被拉金属在鼓轮上有无滑动而分为滑动式和非滑动式两种。
非滑动式连续拉丝：
Vn-1=Bn-1 Vn=Bn 则Vn/ Vn-1= Bn/ Bn-1=γn （速比）
实际生产中，由于模孔尺寸本身存在上下偏差以及鼓轮的不断磨损，因此延伸系数经常变更，要求各级鼓轮速比随同延伸系数而自动调整跟踪。
非滑动式不连续多次拉丝：
我公司一车间的十模铝拉机和八模铝拉机,则为积线式拉丝机。
滑动式连续多次拉丝
特点：① 线材在拉丝中除最后一个鼓轮外，其余鼓轮上都存在滑动。
② 除第一道外，其余各道均存在反拉力。
滑动的必要性：以第k道（最后一道）和k－1道为例。在有足够收线张力情况
下，第k道鼓轮上通常没有滑动，如果k-1道鼓轮上也没有滑动，则当模孔dk
由于磨损而增大时，通过dk道模孔的线材秒体积增加，就会产生供不应求的现
象，使反拉力Qk-1急剧增加甚至造成断线。相反，如果使第k-1道鼓轮上存在一
定滑动，则当Qk-1增加至线在k-1道鼓轮上不能滑动时，Vk-1将立即增大至等于
Bk-1，从而使k-1道鼓轮的供线量立即增加而避免了拉断的可能。随后由于供线
量有余，Qk-1开始降低，又恢复滑动。这种滑动、不滑动、再滑动、不滑动的过
程实际上是自动和不间断地进行着的。从而自动调节和保持了两道之间的秒体积
平衡并有效地防止了断线现象的发生。
拉丝力是靠线与鼓轮间的滑动摩擦产生的，而摩擦力则是靠鼓轮的出线端至下一道模孔间的金属线的张力即反拉力来保障的。根据柔体对圆柱表面间摩擦定理（欧拉定理）可知，拉丝力Pn、反拉力Qn、绕线圈数m、摩擦系数f之间存在一定关系：Pn=Qn e2πmf e——自然对数2.718。由此可知，绕线圈数的多少对下一道的反拉力影响很大。绕线圈数越少，下一道的反拉力越大；绕线圈数越多，下一道的反拉力越小。当绕线圈数较多时，滑动对张力的反应迟钝，同时线材在鼓轮上轴向移动困难，容易压迭造成断线。所以，拉线时要合理确定鼓轮上的绕线圈数。一般2~3圈为宜。
6.拉线配模
6.1 对配模的要求：
6.1.1 充分利用金属的塑性，提高生产效率，合理选择拉线机的型式和具体规格；
6.1.2 按拉线机的生产范围和有关技术数据进行合理配模，保证充分发挥拉线机的效能；
6.1.3 合理选择配模精度，保证经济安全拉丝，不发生断线拉细现象。
6.2 配模步骤和方法
6.2.1滑动式拉线机：按线材品种、机械性能和给定的进线出线尺寸，选择滑动式或非滑动式拉线机的机型和具体规格。
6.2.1 拉丝道次的计算
6.2.1.1等延伸系数法：已知do，dk和延伸系数μ＝常数，则可先求总延伸系数，按下式计算：μ＝（do/dk）2 然后求拉丝道次k＝lgμ/ lgμ
6.2.1.2延伸系数递减法：k＝lgμ/ lgμm 式中μm为各道延伸系数的平均值。
非滑动式拉线机：根据给定的do和dk 以及预定的各道鼓轮间的平均速比rm，先求总延伸系数μ ，再取μm＝1.03rm，然后即可求得拉丝道次k。
6.3 计算配模尺寸
6.3.1滑动式拉线机的配模
按公式μn＝（dn-1/dn）2 即dn-1＝ μn?dn 则可逐道计算出各道d值。
6.3.2非滑动积线式的配模
一般先由μ＝1.03r计算出各道μ，然后同滑动式拉线机的配模一样，逐道计算出各道d。
7.拉丝模
7.1分类、结构及使用范围
按材质分为硬质合金模、聚晶模、天然钻石模。
润滑剂作用：润滑、冷却、清洗、防锈。
要求：
a. 油基稳定、乳化性好；
b. 具有良好的润滑性、消泡性、散热性、易于清洗。
c. 能承受拉丝时模具与线材间的高压力，而不破坏油膜。
d. 防锈性良好，而又不腐蚀线材本身。
e. 无毒、无异常气味。
f. 适于多模高速拉丝要求。
g. 经拉制后线材表面上残留的润滑剂，当线材再经退火时应极易除去，且不留下有害灰份。
h. 材料来源容易、价格便宜。
二、拉丝设备
2.1. 型号及名称： LHD-400/13 13模高速铝大拉机
2.1.1.设备用途：用于将Φ9.0～Φ9.5mm铝杆拉制成Φ4.5～Φ1.8mm的线材。
2.1.2.技术参数
进线直径：Φ9.5～Φ9.0mm 出线直径：Φ4.5～Φ1.8mm 最大拉伸道次：13定速轮直径：400mm 排线节距：6.5mm 放线铝杆圈外径：2000mm
冷却水进水温度：＜20℃ 塔轮线速比：第二模：1.3214 第三模：1.3171
第四模：1.3133 第五模：1.2493 第六模：1.3214 第七模：1.3171
第八模：1.3133 第九模：1.29 第十模：1.273 第十一模：1.2059
第十二模：1.2493 第十三模：1.1993
2.1.3.设备组成：拉线主机、收排线装置、储线装置、轧头机等。
2.1.4.质量控制要点
2.1.4.1对线坯要认真检查，线坯必须符合标准要求；
2.1.4.2配模必须符合规范，与所用拉线机向适应，模具符合规定要求；
2.1.4.3润滑剂必须定期检测，浓度应与所拉制规格向适应；
2.1.4.4鼓轮上的绕线圈数要按照规定执行；
2.1.4.5拉制产品的偏差值控制在标准规定的范围内。
2.1.5.执行工艺如下表：
标 称截 面（mm2） 产品结构（根/mm） 铝线控制范围（mm）
300/25 48/2.85 7/2.22 2.83- 2.87
铝线各层外径mm 各节距范围mm 每公里重量㎏/km
内 中 外 内 中 外 钢 铝
12.4 18.1 23.8 173-
195 216-
267 242-
308 212.3 846.0
成品每公里重量㎏/km 铝和钢丝分配比 交货长度不小于m
1058.3 79.94：20.06 2000
2.2 型号及名称：LFD-450/10 十模铝拉机
2.2.1设备用途：用于将Φ10.0～Φ9.5mm铝杆拉成Φ1.69～Φ4.72mm的线材。
2.2.2技术参数
进线直径：Φ10.0～Φ9.5mm 出线直径：Φ1.69～Φ4.72mm 车桶直径：450mm
车桶数：10只 出线速度级：3级 最高拉线速度：700m/min
个塔轮间速比： 第二模：1.1139 第三模：1.3306 第四模：1.3359
第五模：1.3576 第六模：1.3371 第七模：1.329 第八模：1.3197
第九模：1.312 第十模：1.25
2.2.3设备组成：放线装置、机身、收排线装置、对焊机、轧头穿模机等。
2.2.4工艺要点
2.2.4.1铝杆轧头，把拉线模穿到铝杆上，放在第一台铝拉油盒内，把模子固定好，然后将线头引出，用拉线钳夹紧线头，挂在车桶上，用脚启动电机在车桶上运转3-4圈，取下拉线钳。
2.2.4.2依次开动一、二、三速，使车桶上有20～30圈后，开始穿第二个模子。
2.2.4.3取线头，通过打滑杆、上部滑轮、轧头穿第二个模子，穿完测成品线径。
2.2.4.4在成品车桶上绕3～4圈后，取下线头，通过排线滑轮，穿在收线盘侧板的孔眼中，坚持首件检查线径大小，外观质量合格后，方能生产。
2.2.4.5上线盘时，首先检查收线盘是否合格，上盘应对准顶尖定位靠正、顶牢，关紧止退螺栓。
2.2.4.6下盘时要注意轻放，测量线径。
2.3 型号及名称：LHT 450/13 连续退火铜大拉 T-塔轮
2.3.1设备用途：用于将Φ8.0～Φ8.5mm的无氧铜杆或低氧铜杆、电工圆铝杆拉成Φ3.0～Φ1.35mm的线材。
2.3.2技术参数
进线直径：Φ8.0～Φ8.5mm 出线直径：Φ3.0～Φ1.35mm 拉伸道次：13次
塔轮数：6 塔轮级数：3级 各级拉线塔轮直径：Φ300mm Φ480mm
定速轮直径：Φ450mm 鼓轮线速比：2、4、6、8、10、12模为1.266
3、7、11模为1.264 5、9模为1.278 13模为1.206
最大出线速度：第一档：14.74m/min 第二档：23.58 m/min 第三档：30.00 m/min
退火轮直径：Φ400mm 最大退火电流：6000A 最大退火电压：60V
退火轮最高转速（rpm）: 预退火轮：9600 上退火轮：965 V=20m/s
下退火轮：971 牵引轮：965
最高退火速度如下表：
线径mm 3.0～2.6 2.6～2.0 2.0～1.7 1.7～1.4 1.4～1.35
速度m/s 6.6 10.0 14.0 18.0 20.0
2.3.3设备组成：拉线主机、收排线装置、连续退火装置、轧头机及生产用的硬铜线（不退火）。
2.4型号及名称：LHD 450/13 连续退火铜大拉 D-等径轮
2.4.1设备用途：用于将Φ8.0mm的无氧铜杆或低氧铜杆拉成Φ1.2～4.0mm线材。在拉丝过程中实行连续退火，并将线材收装成盘。
2.4.2技术参数
进线直径：Φ8.0mm 出线直径：Φ1.2～Φ4.0 拉伸道次：13次
轮数：12 拉线鼓轮直径：Φ450mm 各段拉丝模延伸率：第一道：50～55%
第2～5道：36.5～47.6% 3～6道：22.8～35.3% 最大出线速度：20m/s
旋转模转速：20rpm 退火轮直径：Φ450mm 最大退火电流：5500A 最大退火电压：50V 蒸汽消耗量：50㎏/h
2.4.3设备组成：架装放线架、大拉丝机、连续退火装置、储线装置、双盘自动收线机、轧头机、气动液压装置、润滑系统、乳浊液冷却循环系统、蒸汽保护系统及电气控制系统等。
2.4.4工艺要点
2.4.4.1退火时，将主操作台“退火”旋钮暂时旋至OFF，点动脚踏开关使铜线通过退火轮，穿完线将“退火”旋钮旋至ON，需退火时，将退火旋钮打开并打开空压机和水蒸气阀门，以供给连续退火装置适当的压缩空气、水蒸气和冷却液等，退火过程中，可通过退火微调来调节铜线退火的强弱。
2.4.4.2打开润滑系统，使润滑液处于工作状态，启动电机，调节收线张力，使储线器的上轮大致处于中间位置，观察并调节排线宽度，按工艺卡要求检查线径尺寸如电阻、伸长率等。
2.4.4.3需要接头时，用对焊机焊接，焊接时要求注意通电电流的大小，保证接头处完全熔化，然后用锉刀打锉焊头，达到接头处圆滑。
2.4.4.4将线材穿过轧头机内时，要从轧头机咬入方向相反的一边穿，而不能反向，轧完线头后，立即关闭电源。
2.4.5退火电压与线速间的关系如下表
退火档位 1 2 3 4 5
退火电压U(max) 50V 45V 40V 33V 23V
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