拉丝工艺学(钛合金)

拉丝工艺2012年8月28号拉丝生产车间一.基础知识1.线材拉伸

线材拉伸是指线坯通过模孔在一定拉力作用下，发生塑性变形，使截面减小、长度增加的一种压力加工方法。2.拉伸的特点①拉伸的线材有较精确的尺寸，表面光洁，断面形状可以多样；②能拉伸大长度和各种直径的线材；③以电阻炉加热加工为主，拉伸工艺、工具、设备简单，生产效率高。④拉伸耗能较大，变形率受到一定的限制。3.拉伸的条件①为实现拉伸过程，拉伸应力（σL）应大于变形区中金属的变形抗力（抗拉强度）（σk），同时小于模孔出口端的屈服极限点（σsk）或抗拉强度极限（σb），即：σk＜σL＜σsk

或σk＜σL＜σb②通常以σL与σsk（或σb）的比值大小表示能否正常拉伸，即安全系数：

③随着线径的减小，线材内部存在的缺陷，变形程度的加大，拉伸模角、拉伸速度、金属温度等因素的变化，对正常的拉伸过程都有一定的影响。4.一般的拉伸的过程为：接单

盘圆检查表面称重量 盘元上料安装对应尺寸规格的拉丝模换对应夹具查看各部位润滑点情况打开电源开关打开拉丝炉（检查温度是否正常）看空机运转状况是否正常盘元轧尖修磨圆滑料头引入预校直、石墨乳的配比引头过拉丝眼模寸动引出拉丝料头检测外径公差检查表面质量合格后连续生产。5.拉线模拉线模是拉线过程最重要的工具。线模的主要部分是模孔，一般由互相圆滑连接的润滑区、工作区、定径区、出口区四个区域组成。①润滑区：带有圆弧，便于线材进入工作区，保证制品得到充分的润滑以减少摩擦，可以带走摩擦产生的热量，润滑锥角要适当，一般对于拉线模角度为40-45度，角度过大，造成润滑效果不良，角度过小，拉制过程中产生金属屑，这些粉末不易随润滑剂流掉而堆积在模孔中，导致制品表面刮伤，甚至模孔堵塞产生断线，而且这段的长度不小于工作区的长度。润滑剂在这里停留并被带入工作区。②工作区：金属在这个区域内实现变形（变细、变长），实际与金属接触的部分叫做变形段。金属拉伸时产生塑性变形，线材截面压缩减小（锥形而且还带弧形）③定径区：保证线材尺寸与形状精确和均一，延长模具使用寿命，增加拉制的阻力，这段的长度增加时，拉制力增加，一般粗线的定径区长度要比细线的长，拉制软质材料比硬质材料长。使拉线尺寸准确，形状符合要求，模孔直径即定径区直径。④出口区：不刮伤从定径区出来的线材，同时防止停机线材回弹引起断线;防止停车时线材出现竹节形刮伤和定径区出口处崩裂6.拉伸过程(拉伸方法)①线材的一次拉伸：从放线到收线只经过一道线模拉伸。一次拉伸用于拉粗线。特点是加工率较大,生产线坯较短，生产效率低。②线材的多次拉伸：从放线到收线经过数道（2～25道）线模拉伸。多次拉伸的特点是总加工率大，速度快，自动化程度高。二.影响线材拉伸的因素

金属线材在拉伸时受到四个外力，即：拉伸力、正压力、摩擦力和反拉力。拉伸力的大小是实现拉伸过程的基本因素之一，影响拉伸力的因素如下：1.材料的抗拉强度:抗拉强度受化学成分、压延工艺等多种因素影响，抗拉强度高拉伸力大。2.变形程度变形程度越大，在模孔中的变形长度越长，正压力、摩擦力增加，拉伸力也增大。3.线材与模孔间的摩擦系数:摩擦系数越大，拉伸力也越大。摩擦系数由线材、模芯材料和光洁度、润滑剂成分与数量决定。4.线模模孔工作区和定径区的尺寸和形状:线模工作区圆锥角增加时，摩擦力减小、金属变形抗力增大，使拉伸力变大。定径区越长，拉伸力越大。考虑模孔的寿命，定径区不能过小。5.线模位置:线模安放不正或模座歪斜会增加拉伸力，使线径表面质量不好。6.各种外来因素:进线（杆）不直、放线打结、拉线抖动都会使拉伸力增加，造成断线。7.反拉力增大的因素:放线张力过大，上一道离开绞轮的张力增大等会增加下一道的反拉力。反拉力增加时，拉伸力也随之增加拉丝模的效果图：反拉力拉伸力正压力摩擦力拉线

拉线模配比拉丝机连续拉线，线材在每个塔轮上，单位时间体积是相等的。

即U1*S1=Un*Sn

（U1:线材在定速轮上速度，S1：定速轮上线材的截面积Vn：第n个塔轮的线速度：

）

Τn=Vn/Un

Un=Vn/Tn，U1=V1

设：绝对速比Kn=V1/Vn

安全滑动系数Τ2=τ2；其余的Τ3=Τ2+0.001....Τn=Τn-1+0.001

A.确定拉丝机机械参数：

，机械延伸率（或不同叫法），也就是拉丝机相邻塔轮增速比，。17模拉丝机的增速比是：

1.20：1，（最后一道：1.15：1）。

B.滑动系数：

1.安全滑动系数Τ2=τ2=（1.2/1.15）*1.005=1.049.

2.Τ3-Τn取:Τ3=Τ2+0.001....Τn=Τn-1+0.001（穿模时，留相对滑动量）

C.确定进出线规格：进线：7.5；出线：2.5D.配模计算：

1.先假定定速轮的V1=1000，利用机相邻塔轮增速比，计算出Vn

2.通过绝对速比Kn=V1/Vn，再计算Kn

3.通过dn=d1×√Kn*Τn，计算出各个模具的规格。（实际利用EXCEL很方便）

（2.5-1.098-1.204-1.319-1.446-1.585-1.737-1.903-2.086-2.286-2.506-2.746-7.57.拉线设备种类名称特点单模拉线机卧式单模拉线机拉线鼓轮卧式放置立式单模拉线机拉线鼓轮垂直放置多模拉线机滑动式连续拉线机线材与鼓轮之间滑动,鼓轮呈塔形非滑动式连续拉线机连续.线材与鼓轮之间无滑动8.拉线润滑（石墨乳）

1.润滑剂的作用:①润滑作用:避免模具与金属直接接触及粘结,降低摩擦系数减少摩擦,使得金属沿受力方向均匀变形,并增加金属的变形程度,延长模具的寿命.②冷却作用:使用适当的润滑液,可以使由于金属变形产生的热量迅速传导,降低线材与模孔的温度,防止线材温度过高发生氧化变色现象.③清洗作用:金属在拉伸过程中,不断产生细微的金属粉尘,润滑液不断冲洗模孔,清除金属粉末的作用.2.润滑剂对拉线的影响①浓度;润滑剂浓度增大,金属线材与模壁的摩擦系数减小,相应的摩擦力也减小,拉伸力也就减小,反之,拉伸力增加.浓度大,润滑剂的粘度上升,冲洗模孔的作用减小,拉伸中产生的屑不易被润滑剂冲洗带走,造成线材表面起槽等质量问题;浓度过大,金属屑将悬浮在润滑剂中,不易沉淀,影响润滑效果以及拉伸后线材表面质量.②温度:温度过高,拉伸金属线材使所产生的热量不易带走,使金属线材及模具的温度升高,线材容易氧化变色,降低模具的使用寿命;温度过低,粘度上升,不利于拉伸.因此拉线时润滑液温度控制在一定的温度③清洁度:润滑剂保持清洁,润滑剂中混入酸类物质,会造成润滑剂分层,失去润滑效果,不利于拉伸,含碱量增加,拉伸后的金属线材表面残留的润滑剂对金属线材有腐蚀的危害;有杂质影响润滑系统的畅通,造成供应不足,影响冷却效果.3.润滑剂的配制乳液润滑剂:不低于20℃的常温下进行配制,先在乳液槽中注入约20%的水,然后在继续加水的同时,按比例加入合成石墨乳进行稀释（对于不同丝段的混合比例也是不一样的）

9.拉线操作要点1.根据拉丝的线径规格，按工艺卡要求选配好拉丝模具

2.根据收线盘有效宽度将排线器调整好

3.调整拉丝鼓轮工作。

a.线材通过轧头穿模机轧辊将线头轧尖后，穿入第一道拉丝模子

b.将模子放入第一道模座中，线绕在鼓轮上,使线线头固定在鼓轮法兰盘的小孔内，按压通电开关，使机器和电源接通.

c.正常生产过程中,操作人员应注意操电阻炉操作面板上炉温参数是否有变化,若有变化,注意调节.

4.收线装置线盘绕线工作a．现为双盘和单盘自动收线装置，操作人员上、下线盘时，必须高度集中思想，满盘线未完全制动，不得进入保护罩内操作上下线盘换盘。b．使用操作面板的开关，将收线装置和机器接通调节拉力使收线张力适当c.在未停止收线盘时严禁进入保护罩收线，可先将收线盘调制负零位置之后才能收线因为不经过制动器停止，容易造成人员伤害，收线时不宜过满，最外层与盘边缘距离不小于20mm。10.质量控制直径使用精度为0.001的千分尺来测量目测检查线的表面是否有毛刺,裂纹,擦伤和氧化等现象.11.拉线废品产生的原因和处理方法废品名称

产生原因

处理方法

断线温度过高调整电电阻炉的温度线材有夹杂加强投产坯料的验收。配模不合理通过工艺验证，对配模进行调整，消除变形程度过大和过小的现象。反拉力太大放线张力不可过大，调整绞轮上绕线圈数绞轮上压线调整绞轮上绕线圈数；调换修正沟槽较深的绞轮；将表面毛糙的绞轮进行抛光酸洗不净调整酸液温度、浓度；加强冲洗和中和线坯质量不好（折边、飞边等）不合格线坯不流入下工序，加强中间检查线材有断裂做好线材质量验收和表面检查工作润滑不良定期化验润滑剂的含脂量并及时补充；定期测试润滑液的温度并保证不过热；保证管路畅通，使拉伸有足够的润滑剂。废品名称产生原因处理方法

尺寸形状不正确

线模磨损经常测量线径，接近公差极限时及时换模。安全系数过小，线材拉细降低拉伸应力，改善润滑效果，改进线模质量，调整配模，调节线张力等。用错线模穿模时要测量线材线径。线材受到刮伤或擦伤等穿线要正确，工作时勤检查，发现有伤害线材的地方，要及时进行检修。线模偏斜，即模孔中心线与拉线中心线不正上模时注意摆正，如有妨碍因素应检修。线模尺寸形状超差换新模，并将不合格模回修。工艺单下错（数据不对）及时改进工艺单废品名称产生原因处理方法擦伤碰伤刮伤

模具与夹模口处有毛边用搓到修整模具不光滑有伤痕调换模具，加工修理。收排线时线材擦收线盘边

调整排线宽度，校平线盘边缘。

设备上有伤线部位

绞轮接口不平、绞轮窗口有锐边、排线导轮传动不灵等，应及时检修。线盘在来料时不良

加强来料质量管控地面有沙粒或其他杂质

清扫地面做5s工作

收线过满

坚守岗位，精力集中，防止收线过满。

废品名称产生原因处理方法起皮麻坑毛刺三角口

杆材有飞边、夹杂、缩孔、折边等

加强检验，不合格品不流入拉线工序。

酸洗质量差

按工艺操作，中和完全，冲洗干净。

模孔不光滑、变形，定径区有裂纹、砂眼等缺陷，交接处连接不圆滑

认真修模，抛光；严格检查，不合格线模不上机使用。润滑不良

提高润滑效果。

绞轮不光滑，滑动率过大

磨光绞轮表面，调整配模。

波纹蛇形

配模不当

调整配模，成品模变形程度不可过小。

拉线机严重振动

检修设备，排除振动。

线抖动厉害

调节收线张力，使收线速度稳定均匀。

模孔形状不合适

定径区长度应符合要求，不可过短或没有。

润滑供应不均匀

保持润滑剂供应均匀，将润滑剂进行过滤。废品名称产生原因处理方法线材有道子

线材有刮伤

检查与线材轴向摩擦部位，如：导轮、排线杆等是否光滑。

润滑液温度过高

加强冷却，必要时采用强制冷却手段

润滑剂含碱量过高，含脂量低，不清洁

保持润滑剂的清洁，定期化验，保持成分稳定。

模孔不光滑，有裂纹、砂眼

加强线模修理和管理工作，不合格线模不上机使用。

模孔润滑区被堵塞

对润滑剂进行过滤，清除润滑剂中的悬浮物、金属屑等。氧化水渍油污

润滑不足，润滑剂温度过高

供给足够的润滑剂，加强冷却。

润滑剂飞溅

堵塞飞溅处，出线处用棉纱条或毛毡擦线。堆线场地不清洁，手套油污沾线材

坚持文明生产，保持工作场地清洁。

收排线：满、偏、乱、紧、排线调整不当

调整收线张力和收线速度。

收线张力不当

细心观察：桃形轮固定不牢，滑块磨损松动，杠杆轴销磨损晃动等应及时排除故障。

废品名称产生原因处理方法

收排线：满、偏、乱、紧、松

排线机构有故障

细心观察：桃形轮固定不牢，滑块磨损松动，杠杆轴销磨损晃动等应及时排除故障

收线盘不规整

平整线盘，收线过满加强质量意识教育。

性能不合格拉线强度、伸长率、弯曲等机械性能不合格总变形程度小，原材料不合格，变形不均匀等均会引起机械性能不合格；应选用合格的原材料，增加总变形程度，控制拉制过程中的温升等条件。加工操作不合格主要是原材料不合格，其次是韧炼工艺不当造成。