在拉絲領(lǐng)域,人們普遍使用滑動式水箱拉絲機,也就是卷筒與鋼絲線速度存在差距,這樣鋼絲才能在與卷筒的接觸面打滑,從而產(chǎn)生滑動摩擦力,這個力量帶動鋼絲在每個模具前后實現(xiàn)拉拔。
首先是拉絲生產(chǎn)的效率問題,參照鋼絲生產(chǎn)效率的計算,*關(guān)鍵的是機器的利用率,出線的大小,以及*快收線速度。如果按每小時多少公斤來計算生產(chǎn)效率,那么生產(chǎn)效率=收線速度*銅包鋼截面積*銅包鋼密度*機器利用率。機器利用率是指24小時內(nèi)機器實際全速運行的時間,如果通過統(tǒng)計,在假設(shè)100%利用率的前提下得出利用率誤差的*大和*小值,或者做分類統(tǒng)計,那么我們可以得到平均誤差,從而確定拉絲生產(chǎn)的效率評估。
其次是拉絲的機理問題,參照有關(guān)復(fù)合線材的滑動拉拔過程,我們知道金屬塑性變形一般是通過位錯在滑移面上的運動來實現(xiàn)的,多晶體變形時還要通過各晶粒的協(xié)調(diào)來進行。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)部也不會絕對均勻,這種變形的不均勻性會對銅包鋼線的后續(xù)變形產(chǎn)生影響。
在冷變形時,金屬會產(chǎn)生應(yīng)變強化效應(yīng),由于銅層的應(yīng)變硬化指數(shù)比鋼芯的大,因此在拉拔過程中,銅層的應(yīng)變強化比較明顯(俗話說變硬變得快),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程中,銅層才不至于在較大的應(yīng)力作用下遭到破壞,同時由于應(yīng)變強化的存在,隨變形量的加大,變形也會逐漸趨于均勻。韓國科技工作者通過研究發(fā)現(xiàn),工作區(qū)角度,總變形量都會導(dǎo)致銅層比例的不同變化,這與應(yīng)變強化是有直接關(guān)系的,在我公司常規(guī)生產(chǎn)中,通過分析統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),銅層變化幾乎可以忽略。
再次是模具的工作問題,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)主要分六個區(qū)域,入口區(qū),潤滑區(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)過模具時的拉拔應(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)力按貢獻比例累加得到。
*后是通過設(shè)備上的塔輪工作,完成拉拔。前面已經(jīng)講到,滑動拉絲的根本是依靠滑動摩擦,也就是說銅包鋼在塔輪上的運動速度要小于塔輪的轉(zhuǎn)動線速度,這樣在進線端始終是松弛狀態(tài)(后拉力為0),反之進線端甭緊則會加大反拉力,從而加大前拉力,容易導(dǎo)致斷線。具體計算過程參加宣天鵬有關(guān)滑動拉絲基本條件的論文,*終得到的結(jié)果是:通過拉絲模線材的延伸系數(shù)應(yīng)大于相鄰塔輪的梯度,表示為μ/ε>1,這樣線材在拉拔過程時而緊繞在塔輪上同步前進,時而松開打滑,當(dāng)然這就會對塔輪表面產(chǎn)生磨損,增加功率損耗。
塔輪轉(zhuǎn)動的線速度與線材在拉拔時候的速度的比值,我們稱為滑動系數(shù);塔輪轉(zhuǎn)動的線速度與線材在拉拔時候的速度的差為絕對滑動量;絕對滑動量與塔輪轉(zhuǎn)動的線速度的比值,我們稱為滑動率;累積的滑動系數(shù)是各道次滑動系數(shù)的連乘,累積滑動率為1-1/累積滑動系數(shù)。
資料顯示,滑動系數(shù)一般在1.02-1.10之間,銅包鋼與模具有著良好的潤滑作用,與塔輪的相對磨損也小,所以有學(xué)者建議滑動系數(shù)取在1.01-1.04之內(nèi)。我們傾向于1.02。
實際拉拔的過程,因為每道次都預(yù)設(shè)了滑動,那么離成品模越遠的道次,塔輪與銅包鋼線之間的滑動就越大,塔輪表面磨損也就越嚴(yán)重,這種滑動的不均勻性會縮短塔輪的使用壽命,因此要考慮一個累積滑動效應(yīng),它是從成品模開始向進線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,同時道次越前,線徑越粗,拉拔負荷越大,功率損耗也越大,線材與塔輪之間損傷也越嚴(yán)重,導(dǎo)致塔輪磨出溝槽,或者在拉拔時線材拋起帶動模具晃動,線材受力不均勻,出現(xiàn)竹節(jié)狀或斷開。
配模一般采用等滑動率法,距離出口處1/3處保持1.04-1.05滑動率,從距離出口處1/3處向進口處,依次逐漸降低滑動率,*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,與伸長相對應(yīng)的有一個減面率的概念,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,進線是1.1,出線是1.02,但是時間流量是一致的,面積的變化的同時是長度的變化,進線面積是出線面積的1.163倍,那么出線的長度就是進線長度的1.163倍,16.3%就是伸長率,而減面率是14.02%,準(zhǔn)確的配法是伸長率,有時候也參考減面率來配,因為減面率以進線為比較基礎(chǔ),伸長率以出線為比較基礎(chǔ),所以減面率必然比伸長率大,打滑系數(shù)就更大。各道次伸長的分布規(guī)律一般是*道低一些,這是因為線坯的接頭強度較低,線材彎曲不直,表面粗糙,粗細不勻等,所以預(yù)留安全系數(shù)要大一些。第二、三道可以取高一些,因為經(jīng)過*道拉拔后,各種影響安全系數(shù)的因素大大下降,同時金屬的變形硬化程度也很小,這時可以充分利用金屬的塑性,而在以后的各道次中,伸長可以逐道遞減,這是因為變形硬化程度增 加,線徑減小,金屬塑性下降,其內(nèi)部缺陷和外界條件對安全系數(shù)的影響也逐漸增加。
我們的普通拉絲機的塔輪梯度(又稱塔極比)大約是10-12%之間,加上滑動率,一般將配比定為13-15%之間,依據(jù)相鄰模具的出線口徑大小,我們可以直接算出減面率或者伸長率,或者反過來,已知道某道模具的大小,已知需要的伸長率,可以推算上一道次模具的大小。值得一提的是,在拉拔軟線時,一定要注冊出線模的局部壓縮不能太大,否則定速輪張力過大會將軟線拉傷,導(dǎo)致線徑縮小,延伸下降。