拉丝模具简介.doc

拉丝模具简介在金属压力加工中，在外力作用下使金属强行通过模具，金属横截面积被压缩,并获得所要求的横截面积形状和尺寸的工具称为拉丝模拉丝模是各种金属线材生产厂家(如电线电缆厂、钢丝厂、焊条焊丝厂等)拉制线材的一种非常重要的易消耗性模具拉丝模的适用范围十分广泛，主要用于拉拔棒材、线材、丝材、管材等直线型难加工物体,适用于钢铁、铜、钨、钼等金属和合金材料的拉拔加工由于拉丝模的成本约占拉丝费用的１/２以上，因此，如何降低拉丝模成本、提高其使用寿命是金属线材生产单位迫切需要解决的问题 　　国外金属制品工业为提高生产竞争能力，越来越重视拉丝模的质量和制造工艺的改进，从提高拉丝模寿命入手，对拉丝模的材质、结构、制造工艺、制造设备以及检测仪器等进行了系统的研究，开发出复合拉丝模、拉丝模新材料、表面涂层新技术、拉丝模新的孔型设计方法等，推动了世界拉丝生产的发展我国是线材生产大国，产量居世界前列我国拉丝模制造工业从八十年代起发展较快，随着拉丝模制造水平的不断提高和生产工艺的不断改善，我国的拉丝模制造技术有了进一步的发展，尤其是在拉丝模的材质、结构等方面有了长足进步但总的来说与国外还有不小的差距尽管国外生产的拉丝模种类与国内的差不多，但所用材料和工艺过程更加先进，拉丝模的加工精度、耐用性、耐磨性等指标均优于我国的产品。

因此，加强制模管理，提高拉丝模质量水平，推动制模工艺技术的进步，是制模工业当前面临的重要课题 经历了几十年的发展，已出现了很多新型拉丝模材质按照材料种类，可将拉丝模分为合金钢模、硬质合金模、天然金刚石模、聚晶金刚石模、CVD金刚石模和陶瓷模等多种近年来新型材料的开发极大的丰富了拉丝模的应用范围并提高了拉丝模的使用寿命 我们知道一个完整的拉丝模具主要是由模芯和模套组成的，拉丝模在金属压力加工中，借助外力的作用使金属强行通过拉丝模的模芯,金属横截面积在压缩去被压缩,最终获得所要求的横截面积形状和尺寸拉丝产品，如钢丝，铜丝等模芯主要由入口区、压缩区、定径区、出口区四个部分组成关于拉丝模模芯的结构，下面将以图片的形式向大家演示：   拉丝模模芯的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 “直线型”与“弧线型”　　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，这样当我们确定了最佳工作区圆锥半角α时，便可在最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最佳工作区圆锥半角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 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最终尺寸的最后环节，定径区的短小且不平直将直接影响到线材的最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　　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国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拉丝模是拉制金属线的模具，每个模具中间都有特定的形状，如：孔，圆、方、八角或其它特殊形状在国外，已有多项专利，如日本、美国、法国等国在我国，虽然没有得到广泛的运用，但是作为线材生产大国，拉丝模的生产发展是一个必然的趋势 了解了拉丝模具模芯结构之后，我们还应该注意：拉丝模芯材料的好坏，会直接关系到模具的使用寿命和模具的价格选择差的模芯材料，达不到产量要求，模具也报废了，需要再次生产，这样不仅生产效率上不去，同样增加了模具的生产成本，因此必须选择合理选择模芯材料如何选择拉丝模材料？按照材料种类，可将拉丝模分为合金钢模、硬质合金模、天然金刚石模、聚晶金刚石模、CVD金刚石模和陶瓷模等多种 尽管拉丝模可用于加工各种钢铁、铜、钨、钼等金属和合金材料，但不同材质的拉丝模各有其适用的加工范围，不同材质的拉丝模加工相同的线材时其磨损形态和使用寿命存在很大差别，因此合理选用拉丝模材质是保证成功应用的关键。

（1） 合金钢模合金钢模是早期的拉丝模制造材料用来制造合金钢模的材料主要是碳素工具钢和合金工具钢但是由于合金钢模的硬度和耐磨性差、寿命短，不能适应现代生产的需要，所以合金钢模很快被淘汰，在目前的生产加工中已几乎看不到合金钢模 （2）硬质合金硬质合金模由硬质合金制成硬质合金属于钨钴类合金，其主要成分是碳化钨和钴碳化钨是合金的“骨架”，主要起坚硬耐磨作用；钴是粘结金属，是合金韧性的来源因此，硬质合金模与合金钢模相比具有以下特性：耐磨性高、抛光性好、粘附性小、摩擦系数小、能量消耗低、抗蚀性能高，这些特性使得硬质合金拉丝模具有广泛的加工适应性，成为当今应用最多的拉丝模模具 （3）天然金刚石天然金刚石是碳的同素异性体，用它制作的模具具有硬度高、耐磨性好等特点但天然金刚石的脆性较大，较难加工，一般用于制造直径1.2mm以下的拉丝模此外，天然金刚石价格昂贵，货源紧缺，因此天然金刚石模并不是人们最终所寻求的即经济又实用的拉丝工具 （4）聚晶金刚石聚晶金刚石是用经过认真挑选的质量优良的人造金刚石单晶体加上少量硅、钛等结合剂，在高温高压的条件下聚合而成聚晶金刚石的硬度很高，并有很好的耐磨性，与其它材料相比它具有自己独特的优点：由于天然金刚石的各向异性，在拉丝过程中，当整个孔的周围都处在工作状态下时，天然金刚石在孔的某一位置将发生择优磨损；而聚晶金刚石属于多晶体、具有各向同性的特点，从而避免了模孔磨损不均匀和模孔不圆的现象发生。

与硬质合金相比，聚晶金刚石的抗拉强度仅为常用硬质合金的70%，但比硬质合金硬250%，这样，使得聚晶金刚石模比硬质合金模有更多的优点用聚晶金刚石制成的拉丝模耐磨性能好，内孔磨损均匀，抗冲击能力强，拉丝效率高，而且价格比天然金刚石便宜许多因此目前聚晶金刚石模在拉丝行业中应用广泛 （5）CVD涂层拉丝模CVD（化学气相沉积法）涂层拉丝模是新近发展起来的一项新技术，其主要方法就是在硬质合金拉丝模上涂层金刚石薄膜金刚石薄膜是纯金刚石多晶体，它既具有单晶金刚石的光洁度、耐温性，又具有聚晶金刚石的耐磨性和价格低廉等优点，在代替稀有的天然金刚石制备拉丝模工具方面取得很好的效果，它的广泛使用将为拉丝模行业带来新的活力 （6）陶瓷材料　　高性能的陶瓷材料具有硬度高、耐磨性好、化学稳定性强、高温力学性能优良和不易与金属发生粘结等特点，可广泛应用于难加工材料的加工 　　近三十年来，由于在陶瓷材料制造工艺中实现了对原料纯度和晶粒尺寸的有效控制，开发了各种碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、晶须或少量金属的添加技术以及采用多种增韧补强机制等，使陶瓷材料的强度、韧性、抗冲击性能都有了较大提高 　　从国外研究结果看，陶瓷材料已广泛应用于模具领域，在日本、美国、法国等国家已有多项专利。

虽然现在陶瓷拉丝模在我国还没有得到广泛的应用，但是随着制造技术的不断提高，陶瓷将会是适合拉丝工业的良好的拉丝模材料 陶瓷拉丝模在拉丝过程中不容易与金属线材发生粘附，有利于提高金属丝材表面性能，尤其是在高温下拉制有色的硬质材料（如W、Mo丝等）用陶瓷拉丝模拉拔有色金属材质可以避免硬质合金拉丝模的缺陷，并且可以延长拉丝模寿命、提高材质的表面质量 优劣对比各种拉丝模的材质各有特点其中，天然金刚石拉丝模的价格最为昂贵，加工也极其困难，同时因为天然金刚石的各向异性，在径向范围内硬度差别很大，容易在某一方向上产生剧烈磨损，所以天然金刚石模只适用于加工直径很小的丝材硬质合金模硬度较低，用硬质合金模拉拔的线材质量较高，表面粗糙度低，但硬质合金模的耐磨性较差，模具的使用寿命短聚晶金刚石模的硬度仅次于天然金刚石，因其具有各向同性的特点，不会产生单一径向磨损加剧的现象，但其价格十分昂贵，加工困难，制造成本很高CVD涂层拉丝模因具有金刚石的性能而具有良好的耐磨性，拉拔线材的表面粗糙度较低，但是CVD涂层拉丝模的制作工艺复杂，加工困难，成本较高；当涂层磨耗后模具将迅速磨损，不仅难以保证加工质量，而且不能重复使用，只能报废。