企业培训_拉丝工艺培训教材

工艺培训 拉丝工艺 拉丝概述原理 指线坯通过模孔在一定拉力作用下 使线材发生塑性变形 使截面减小 长度增加的一种压力加工方法 是一种冷变形 特点 拉伸的线材有较精确的尺寸 表面光洁 断面形状可以多样 可以拉圆线 扁线 Z型线 梯形线等 能拉伸大长度和各种直径的线材 以冷压力加工为主 拉伸工艺 工具 设备简单 生产效率高 现在的设备 仅对于铜拉 都具有了连拉连退功能 节约大量人力 物力 功耗较大 变形率受到一定的限制 主要是通过多道横截面由大到小的模具来实现的 拉丝机主要技术参数延伸系数 金属拉伸后与拉伸前线材长度的比值 如1吨铜杆拉丝前为1000m 拉丝后为2000吗 则延伸系数计算如下2000 1000 100 200 减面率 线材拉伸前后断面面积之差与拉伸前断面面积的比值 如由3 0铜丝拉制2 54的铜丝 则减面率计算如下 3 3 2 54 2 54 3 3 28 延伸系数与减面率的关系 1 1 速比 前后拉丝轮表面线速度之比现有设备还有压缩比 其实为减面率 本公司拉丝现状 1 铜拉材料 无氧铜丝 直径3 0mm 原材料型号表示TY 3 0拉制退火后型号表示TR 如TR 2 50 TR 1 76等出线范围 直径1 00及以上连拉连退功能2 铝拉材料 电工圆铝杆 直径9 5mm 原材料型号表示A6 9 5拉制后型号表示LY9 如LY9 2 50 LY9 2 81等出线范围 直径1 70及以上3 现有拉丝机铜拉10模拉丝机 1铝拉13模拉丝机 2 8模拉丝机 1 1 拉丝设备拉丝设备为拉丝机 按照不同的方式可分为A 按照模具的数量分 单模拉丝机和多模拉丝机B 按照工作特性分 滑动式拉丝机和非滑动式拉丝机C 按照拉丝鼓轮的形状分 塔形鼓轮拉丝机 锥形和圆柱形鼓轮拉丝机D 按照润滑情况分 喷淋式拉丝机和浸入式拉丝机F 按照拉制线径分 大 中 小 细和微拉丝机生产中主要以单模和多模拉丝机来区分 多模拉丝机分为滑动式和非滑动式拉丝机 我国常见的拉丝机如下 以铜拉丝机为例 1 1拉丝机组成 放线架 主机 储线装置 退火装置 收线架 还有润滑装置 电气装置等 1 2拉丝机种类和特点现有的拉丝机多为多模拉丝机 可分为滑动式拉丝机和非滑动式拉丝机1 2 1滑动式拉丝机 应用最为广泛 圆柱形鼓轮拉丝机和塔形塔轮拉丝机工作原理 拉丝鼓轮的圆周速度B大于线材的线速度V产生摩擦力 拽引线材通过一定的模具 使截面变小 长度变大的过程 现在生产中主要为卧式圆柱形鼓轮拉丝机 特点 各个拉丝轮直径相等 直径相等 一个电机带动各个拉线鼓轮 优点 延伸系数高 加工率大 拉丝速度高 产量大 易于实现自动化 机械化 穿模方便 停车即可以测量各道线材的尺寸 便于控制调整 因所有拉丝轮都在一条线上 造成机身很长 为了克服这一缺点 在每个轴上安装多个拉丝轮 塔型 如现有铜拉 13模铝拉 缺点 拉制过程中为了克服摩擦力消耗了大量的功率 线材和拉线轮间的滑动损伤拉丝轮 如现有拉丝机为型号表示为LLT 450 13 表示为拉丝鼔轮直径为450mm 最大穿模数量为13个 1 2 2非滑动式拉丝机 非滑动式拉丝机是线材与鼓轮之间没有相对的滑动 线材拉伸后缠绕在拉丝鼓轮上 因此中间的鼓轮有双重的作用 即起着拉伸鼓轮的作用 又起着储线为下道模子拉丝的放线作用 比较多的是8 10模拉丝机 特点 拉丝轮和线材没有滑动 线材在拉丝轮上存储一定的圈数 防止延伸系数和拉丝鼓轮速度变化造成秒体积不等 优点 线材和拉丝轮无摩擦表面不易磨损 不损伤线材及拉丝轮 结构简单 投资少 适于抗张力不大 耐磨性差的铝 铝合金 线的拉制 机构简单 容易制造 由于中间鼓轮上有储存 当某个鼓轮停止转动时 其它鼓轮仍可在短时间内照常工作 缺点 不能高速拉伸 不适宜细线的拉伸 线材不能扭转 不能拉制异型线 1 3拉丝机其他设备组成1 3 1放线装置 1 3 2收线装置一般有绞轮收线 收线盘收线和立式连续自动收线绞轮收线 将成品线材收在专用绞轮上 吊钩取下捆扎而成收线盘收线 将成品线材收到特制收线盘上立式连续自动收线 收在立式圆柱形的收线架上 容量大 效率高 梅花落架 1 3 3压头穿模机使大截面的线材穿过较小的模孔专用的一种设备 原理及使用方法 由两个偏心孔型的轧辊组成 当轧辊转动时 孔型由大变小 再由小变大 往复进行180 角的周期性工作 当孔径最大时将线材推入 随着孔型的变化 线材截面减小 并被轧辊向外推出 为防止线材飞边影响穿模 每扎一次就要将线材旋转90 1 4拉丝油1 4 1拉丝油作用 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 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 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 1 4 2拉丝油对拉丝的影响 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 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 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 对于铜25 55 之间 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 PH值 PH值太高 拉丝液碱性较强 易对模具和线材产生腐蚀 拉丝液易分层 PH值太低 拉丝液酸性较强 影响拉丝液的稳定性 易滋生细菌造成拉丝液变质 拉丝退火水 仅针对铜拉 拉丝退火水主要起到退火后将热量带走冷却铜线作用 同时起到水封防氧化的作用 一般配比浓度为0 5 1 0 1 4 3拉丝油在润滑系统中的使用浸入式润滑和喷淋循环式润滑 现在设备大多为半浸入式 喷淋式 1 5拉丝模具1 5 1作用和结构拉线模是拉线过程最重要的工具 线模的主要部分是模孔 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 润滑区 带有圆弧便于线材进入工作区 同时在此清除线材表面的杂质 工作区 金属线材发生塑性变形 线材截面在此被压缩减小 定径区 保证线材形状和精度均一 延长模具寿命出口区 防止出现线材开裂及防止出现竹节1 5 2模具图如下所示 1 5 4模具的种类A 天然金刚石 钻石 模具 硬度和耐磨性最好 最贵B 人造金刚石 钻石 模具 高温高压下合成 硬度和耐磨性好C 硬质合金模具 钴钨合金 碳化钨为主体 其优点为 a 耐磨性好 能长期使用 保证线径尺寸的精确b 粘附性小 易于清洁 c 抛光性好 使线材表面光洁d 摩擦系数小 抗腐蚀性高D 钢模 制造容易 成本低 但耐磨性差 寿命短 1 5 5模具的寿命模具在使用过程中 模孔会受到不可避免的磨损 收线是在变形区与线材接触的地方形成凹环 并逐渐向定径区扩展和加深 凹环边缘被磨损的比较尖薄 当经不起拉线压力和拉力的时候模具会崩裂 其影响因素为模具材料的质量 形状和尺寸 抛光质量 特别是工作区和定径区的抛光质量 润滑剂的质量 润滑方式及拉线速度等 一般我们说的模具寿命指的是一个模具能拉制多重的成品单丝 拉丝工艺1 拉线的实现1 1 拉线的实现过程线材在一定拉力下通过一定的模具发生塑性变形 是截面减小 长度增加的一种冷加工变形 主要是通过数道模具孔径由大到小的模具来实现的 1 2 拉伸的特点尺寸精确 表面光滑 断面形状可以多样 能拉伸各种线径和材质的线材 设备简单 效率高 拉伸能耗较大 变形体收到一定的限制 1 3 实现拉制的过程为实现拉伸过程 拉伸应力应大于模具变性区中金属的变形应力 同时小于模孔出口处被拉金属的屈服极限 2 线材拉伸原理遵循拉制前后体积相等的原则 即 2 1拉伸过程中的基本参数a 相对延伸系数简称延伸系数u 拉伸后与拉伸前长度的比值b 压缩率 线材拉伸前后断面面积之差与拉伸前断面面积之比c 伸长率 拉伸前后长度之差与拉伸前长度之比d 减缩系数 线材拉伸后与线材拉伸前断面面积之比各个参数之间的关系如下表所示 3 拉伸过程分为多次拉伸和一次拉伸 现代生产中的都是多次拉伸 特点 总的加工率大 拉伸速度快 自动化程度高 拉伸道次根据线材的总的延伸系数 产品最终尺寸 线材质量及所要求的机械性能来确定的 以滑动多模具拉丝机为例 a 除最后一道模具外 各道均存在滑动 增加能耗 对拉丝鼓轮有磨损 甚至压线断线等 造成线材质量下降 但却有一个好处 自动调节张力 不至于断线或者留有余线 b 除第一道外 各道均存在反拉力 4 影响拉丝的因素 a 线材质量b 线材的抗拉强度 c 变形程度 d 线材与模具孔的摩擦系数e 模具的位置f 其他因素 如线材不直 抖动 打结等5 拉丝配模即模具数目和模具尺寸进行确定的一种计算 合理的配模能充分利用线材的塑性 减少拉伸道次 提高生产效率 缩短生产周期 减少拉断拉细现象 保证足够的安全系数 基本原则配模是指拉伸前后尺寸的确定 即选择每道拉丝模的尺寸 合理的配模能充分利用杆材的塑性 采用最少的拉伸道次 提高生产率 缩短生产周期 减少拉断 拉细现象 拉伸后的线材能达到要求的尺寸和形状 良好的表面质量 配模原则是除成品道次外 其余各道次的延伸系数必须大于对应道次的塔轮速比 延伸系数与速比的比值称为滑动系数 滑动系数必须大小合适 太大 拉伸力大 线径易拉小甚至断线 塔轮容易起槽 影响表面质量 功率消耗大 模具使用寿命短 太小 使用的模具较多 不能充分利用杆材的塑性 线材与塔轮之间无滑动 易断线 也会影响产品质量 现各拉丝机各道次延伸系数一般是第一道最大 而后依次减少 中拉 小拉 微拉除最后一道外 其它道次的延伸系数一般相同 简便步骤 a 确定进线直径和出线直径b 确定模具数目N lg a lg b a和b分别为总延伸系数和平均延伸系数 N四舍五入取整数即为拉伸道次 a 出线直径 2 进线直径 2 b 1 1 1 35 与设备有关 一般延伸系数成品丝径越大其延伸系数越大 c 计算总速比 相邻两个拉丝鼓轮速度之比 d 计算前滑系数e 计算平均滑动系数f 逐级分配各道延伸系数 验证 拉丝速度对线材的影响拉丝速度应与机台性能 线径大小 杆材 模具及产品质量要求相符合 速度太高 在杆材质量不是很好的情况下易断线 设备振动大 不能保证产品质量 也会影响模具的使用寿命 速度太低 影响机台产能 收线张力对线材的影响张力必须大小合适 张力太大 线径易拉小甚至断线 由于排线太紧 会造成下道放线困难 在收线铁轴略有变形时会增加夹边现象的产生 张力太小 会造成排线太松 不平整 也会影响下道工序的放线 在拉制退火铜丝时 铜线与退火导轮接触不良 会造成打火现象 影响退火程度和退火线的表面质量 造成退火铜线有缺口 易断线 3 退火工艺1 铜丝退火原理连续退火设备都装在拉线机上最后一个拉线轮与收线器之间 构成拉线 退火 收线的连续生产机组 从最后一个拉线轮出来的线连续通过几个金属滚轮 滚轮与直接加热电源相连 当退火线在这些滚轮上接触通过时 导线就有电流通过 导线接触于本身的电阻将电能转变为热能加热 实现了退火 2 金属退火方式2 1 退火炉退火退火炉退火设备主要由退火罐 加热丝 等组成 参见图1 它通过把单丝放置在一个加热的容器内 达到退火的目的 该设备的主要优点 设备简单 易维护 缺点 耗电量大 退火后单丝性能不稳定 不能在线连续退火 而且退火周期较长 2 2 热管式退火热管式退火设备主要由不锈钢管 加热丝 冷却液 收放线装置等组成 参见图2 它通过电热丝加热一根空心管 单丝通过加热的空心管 达到退火的目的 该设备的主要优点 设备较简单 能够实现在线连续退火 而且退火周期相对较短 缺点 耗电量大 无法实现退火速度自动跟踪 退火温度不能跟随线速作及时调整 2 3 接触式电刷传输大电流退火 现有退火方式 接触式电刷传输大电流退火设备主要由可调变压器 电刷 电极轮 冷却液 收放线装置等组成 它是利用单丝通电流时会发热这一原理来实现退火的 该设备的主要优点 比较节能 能够实现在线连续退火 而且退火周期较短 能够实现退火速度自动跟踪 能自动根据单丝速度调整退火电压或电流 使单丝退火程度保持一致 缺点 由于靠电刷传输电流 电极轮转动使的阻力较大 费能 单丝和电极轮间有时会产生火花 影响单丝的表面质量 参见图3 图3中 电极轮1和电极轮3的电位相等 假设都是正极 电极轮2是负极 则电极轮1和电极轮2及电极轮2和电极轮3之间的单丝都有电流通过 并产生热量 从图中可以看出 电极轮1和电极轮2间的单丝发热比电极轮2和电极轮3的要少 单丝的相对温度较低 因为电极轮1和电极轮2间的单丝较长 通过的电流相对较小 该段称为预热段 电极轮2和电极轮3之间称为退火段 因铜丝在较高的温度下易氧化 为了避免氧化的产生 通常采用水蒸汽保护 2 铜中拉采用冷却液保护 经过退火的单丝通过冷却液的冷却后 就可以上收线盘了 接触式电刷传输大电流退火设备 控制退火程度的方式一般有二种 控制退火电流及控制退火电压 退火电流与退火线径的平方成正比 并与退火的速度有关 速度越快 退火电流需要越大 退火电压仅取决于退火的速度和单丝的电阻率 与线径无关 基于上述原因 所以以控制退火电压来控制单丝退火程度 单丝的断裂伸长率 的方式比较常用 在铜拉设备上 我们可以看到退火电气柜和退火箱之间 有二根粗大的铜 铝 排相连接 它们传输的是较低的电压 约70伏以下 可根据铜丝的生产线速自动调整 较大的电流 数千安培 打开退火箱后方的铁门 映入眼帘的就是那密密麻麻的导电炭刷 一个电极轮上有几十块烟盒般大小的炭刷 它们负责把铜 铝 排上的电流传输到电极轮上 这样电极轮转动受到的阻力较大 2 4 感应式退火感应式退火设备主要由感应电源 感应线圈 等组成 参见图4 它是利用电磁感应原理达到给单丝退火的目的 该设备的主要优点有 不需要电刷等传输电流到单丝上 工作时所受的阻力较小 退火效率较高 耗电不足退火炉退火或热管式退火的一半 能够实现退火速度自动跟踪 对环境几乎没有污染 缺点 设备价格较高 交联机组上的导体预热器 往往是采用了先进的感应加热原理 导体通过感应线圈后 能使导体温度升为所需的温度 一般设定为90 交联设备上不需对导体退火 只是提高导体的温度 这样能使电缆的交联度均匀 大幅提升电缆的质量 而且也提高了生产效率 4 线材的焊接工艺焊接有电阻对焊和冷压焊1 电阻对焊 焊接前应剪去线材的两个端头 将两段分别夹紧焊机的两个夹头里 并使两线端接触 然后接通焊接电流 使焊件加热到足够的温度 并给于顶锻挤压力 切断电流后 焊接冷却 两端线材即被焊接 焊接电流的大小 应按线材直径的大小进行调整 保证焊接区域有足够的温度 电流过大 焊接区域温度过高 线材容易引起 过烧 过热 现象 降低了焊区的机械性能 电流过小温度不足 焊接不上 时间过长 线材容易引起 过烧 过热 现象 时间过短 焊接温度不够 挤压量小 影响焊接质量 顶锻力大小 可调节弹簧或手工推力 焊接后残留在线材表面上的金属熔渣 用钳子剪去 并用锉刀打光 使焊接平整 焊接过程中可以使用银焊片和银焊粉 作用 助焊剂 可以排除空气填满缝隙增强抗张强度 2 采用冷焊焊接方法注意一下几点 模具的尺寸与线材直径的偏差为 1 3 模具的工作面上不能有金属碎屑和油灰 冷焊机在待焊接状态下 模具的间隙应调至线径的1 3左右 线材的末端要求有大约20mm左右直段 以便线材端容易进入模具 5 拉丝质量控制1 直径直径使用精度为0 01的千分尺来测量 直径要求应符合标准或工艺规定2 抗张强度用拉力试验机测出线的拉断力 根据线的截面计算出该线的抗张强度 测量抗张强度时要取样三段 以平均值作为测量结果 3 伸长率用拉力试验机将标距好的试样拉断 拉断长度和标距长度的差与标称长度的比值即为生产率 测量生产率时要取样三段 以平均值作为测量结果 注 未退火的线材只测量抗张强度 退过火的线材测量生产率4 电阻率用电桥法将线在20 时的直流电阻测出 然后根据线的截面计算出线在20 时的电阻率5 表面质量目测检查线的表面是否有毛刺 裂纹 擦伤和氧化等现象 6 拉线过程中产生的不合格品及处理方式 拉丝的工艺控制 1 单丝直径单丝直径应控制在工艺要求的范围 比如 0 02mm 0mm 表示 只能是在负偏差0 02mm范围内 超过了这个范围就是不合格产品 这就要求我们 要有适当的配模 适当的张力 还要在正式开机前 在出口处测量单丝直径 作为判断 最重要的是 第一盘单丝一定要测量直径 不符合要求时 应立即进行调整 在单丝测量时 应距离端头至少5m 而且要连续测量三个点 这样测量结果才可能准确 2 单丝表面应光洁 无油污单丝表面应干净光洁 无油污 用手直接触摸 没有明显的黑色油污 没有肉眼可见油污 影响单丝表面的情况很多 比如 模具损伤 模具变形 油温过高 油温过低 油中含有的铝屑过多 出口模尺寸偏小 其他接触污染等 3 单丝应无磕碰等损伤主要要求我们在卸盘时 应用力控制单丝盘具的滚动 不能相互撞击 或与其他物体撞击 在摆放过程中 应T 丁 字型摆放 或沿轨道摆放 4 排线避免出现大小头这需要我们调整好排线的限位位置 及时清理排线丝杆的杂物 5 排线不紧密主要是要调整好收线张力 6 单丝椭圆单丝椭圆度就是单丝同一位置 相互垂直的两个测量点的数值之差的绝对值与最大值之比的百分数 一般要求不大于10 出现椭圆 主要检查模具的变形 还有就是过线装置的压线现象是否存在 7 单丝缺陷如沟槽 起皮等 出现连续性沟槽 一般来说主要是由于模具缺损或者是过线装置损伤导致的 起皮需要检查铝杆是否不圆整 有裂纹 夹杂和起皮现象 另外就是是否缺少喷淋的循环油 8 超盘应根据盘具大小和单丝直径的大小 确定装盘的数量 一般要求单丝距离盘边不小于10mm 需要将单丝栓线孔预留出来 9 端头应固定牢靠单丝的端头应通过栓线孔固定牢靠 以免单丝松脱导致乱丝 张力松弛 单丝的测量 外径测量工具 机械或电子千分尺1 什么是千分尺千分尺又叫螺旋测微仪 是外径测量工具 其精度能够达到0 01mm 读数可以估计一位有效数字 所以叫做千分尺 2 千分尺的原理是什么千分尺是根据螺旋放大原理 将轴线上的长度反应到圆周的周长 从而测量微小的长度 3 千分尺的结构 4 千分尺测量的范围和精度分别是多少千分尺一般测量范围是0 15mm 其精度为0 01mm 在千分尺的尺架上是有标注的 5 千分尺的使用5 1零位校准缓缓转动微调旋钮D 使测杆 F 和测砧 A 接触 到棘