拉丝原理及配模

1、拉丝原理及配模 在拉丝领域，人们普遍使用滑动式水箱拉丝机，也就是卷筒与钢丝线速度存在差距，这样钢丝才能在与卷筒的接触面打滑，从而产生滑动摩擦力，这个力量带动钢丝在每个模具前后实现拉拔。 首先是拉丝生产的效率问题，参照钢丝生产效率的计算，最关键的是机器的利用率，出线的大小，以及最快收线速度。如果按每小时多少公斤来计算生产效率，那么生产效率=收线速度*铜包钢截面积*铜包钢密度*机器利用率。机器利用率是指24小时内机器实际全速运行的时间，如果通过统计，在假设100%利用率的前提下得出利用率误差的最大和最小值，或者做分类统计，那么我们可以得到平均误差，从而确定拉丝生产的效率评估。 其次是拉丝的机理问题

2、，参照有关复合线材的滑动拉拔过程，我们知道金属塑性变形一般是通过位错在滑移面上的运动来实现的，多晶体变形时还要通过各晶粒的协调来进行。由于晶界的复杂性和不均匀性、原始晶体颗粒的不均匀性等原因，塑性变形在金属内部也不会绝对均匀，这种变形的不均匀性会对铜包钢线的后续变形产生影响。 在冷变形时，金属会产生应变强化效应，由于铜层的应变硬化指数比钢芯的大，因此在拉拔过程中，铜层的应变强化比较明显（俗话说变硬变得快），即继续变形所需增加的应力更高，因此在铜包钢的拉拔过程中，铜层才不至于在较大的应力作用下遭到破坏，同时由于应变强化的存在，随变形量的加大，变形也会逐渐趋于均匀。韩国科技工作者通过研究发现，工作

3、区角度，总变形量都会导致铜层比例的不同变化，这与应变强化是有直接关系的，在我公司常规生产中，通过分析统计发现，铜层变化几乎可以忽略。 再次是模具的工作问题，学习模具供应商样本提供的切面图可以知道，模具内部结构主要分六个区域，入口区,润滑区,压缩区,定径区,安全角,出口区，最关键的是压缩区的屈服挤压的应力以及定径区的摩擦力。经过模具时的拉拔应力与铜包钢本身的屈服应力，压缩比，工作区角度，材料摩擦系数以及后拉应力决定。而铜包钢本身的屈服应力同样是依据加法原理，由铜的屈服应力、钢的屈服应力按贡献比例累加得到。 最后是通过设备上的塔轮工作，完成拉拔。前面已经讲到，滑动拉丝的根本是依靠滑动摩擦，也就是说

4、铜包钢在塔轮上的运动速度要小于塔轮的转动线速度，这样在进线端始终是松弛状态（后拉力为0），反之进线端甭紧则会加大反拉力，从而加大前拉力，容易导致断线。具体计算过程参加宣天鹏有关滑动拉丝基本条件的论文，最终得到的结果是：通过拉丝模线材的延伸系数应大于相邻塔轮的梯度，表示为/1，这样线材在拉拔过程时而紧绕在塔轮上同步前进，时而松开打滑，当然这就会对塔轮表面产生磨损，增加功率损耗。 塔轮转动的线速度与线材在拉拔时候的速度的比值，我们称为滑动系数；塔轮转动的线速度与线材在拉拔时候的速度的差为绝对滑动量；绝对滑动量与塔轮转动的线速度的比值，我们称为滑动率；累积的滑动系数是各道次滑动系数的连乘，累积滑动率

5、为1-1/累积滑动系数。 资料显示，滑动系数一般在1.02-1.10之间，铜包钢与模具有着良好的润滑作用，与塔轮的相对磨损也小，所以有学者建议滑动系数取在1.01-1.04之内。我们倾向于1.02。 实际拉拔的过程，因为每道次都预设了滑动，那么离成品模越远的道次，塔轮与铜包钢线之间的滑动就越大，塔轮表面磨损也就越严重，这种滑动的不均匀性会缩短塔轮的使用寿命，因此要考虑一个累积滑动效应，它是从成品模开始向进线方向以连乘方式传播和累积，道次越前，打滑越大，磨损越严重，同时道次越前，线径越粗，拉拔负荷越大，功率损耗也越大，线材与塔轮之间损伤也越严重，导致塔轮磨出沟槽，或者在拉拔时线材抛起带动模具晃动

6、，线材受力不均匀，出现竹节状或断开。 配模一般采用等滑动率法，距离出口处1/3处保持1.04-1.05滑动率，从距离出口处1/3处向进口处，依次逐渐降低滑动率，最后降到1.01，箭头图表示为： 1.011.011.011.021.031.041.041.041.05在配模时，与伸长相对应的有一个减面率的概念，也就是面积减少的比例。比如从1.1拉到1.02，面积比例是1.1*1.1：1.02*1.02=1.163，进线是1.1，出线是1.02，但是时间流量是一致的，面积的变化的同时是长度的变化，进线面积是出线面积的1.163倍，那么出线的长度就是进线长度的1.163倍，16.3%就是伸长率，而减

7、面率是14.02%，准确的配法是伸长率，有时候也参考减面率来配，因为减面率以进线为比较基础，伸长率以出线为比较基础，所以减面率必然比伸长率大，打滑系数就更大。各道次伸长的分布规律一般是第一道低一些，这是因为线坯的接头强度较低，线材弯曲不直，表面粗糙，粗细不匀等，所以预留安全系数要大一些。第二、三道可以取高一些，因为经过第一道拉拔后，各种影响安全系数的因素大大下降，同时金属的变形硬化程度也很小，这时可以充分利用金属的塑性，而在以后的各道次中，伸长可以逐道递减，这是因为变形硬化程度增 加，线径减小，金属塑性下降，其内部缺陷和外界条件对安全系数的影响也逐渐增加。 我们的普通拉丝机的塔轮梯度（又称塔极

8、比）大约是10-12%之间，加上滑动率，一般将配比定为13-15%之间，依据相邻模具的出线口径大小，我们可以直接算出减面率或者伸长率，或者反过来，已知道某道模具的大小，已知需要的伸长率，可以推算上一道次模具的大小。值得一提的是，在拉拔软线时，一定要注册出线模的局部压缩不能太大，否则定速轮张力过大会将软线拉伤，导致线径缩小，延伸下降。在拉丝领域，人们普遍使用滑动式水箱拉丝机，也就是卷筒与钢丝线速度存在差距，这样钢丝才能在与卷筒的接触面打滑，从而产生滑动摩擦力，这个力量带动钢丝在每个模具前后实现拉拔。 首先是拉丝生产的效率问题，参照钢丝生产效率的计算，最关键的是机器的利用率，出线的大小，以及最快收

9、线速度。如果按每小时多少公斤来计算生产效率，那么生产效率=收线速度*铜包钢截面积*铜包钢密度*机器利用率。机器利用率是指24小时内机器实际全速运行的时间，如果通过统计，在假设100%利用率的前提下得出利用率误差的最大和最小值，或者做分类统计，那么我们可以得到平均误差，从而确定拉丝生产的效率评估。 其次是拉丝的机理问题，参照有关复合线材的滑动拉拔过程，我们知道金属塑性变形一般是通过位错在滑移面上的运动来实现的，多晶体变形时还要通过各晶粒的协调来进行。由于晶界的复杂性和不均匀性、原始晶体颗粒的不均匀性等原因，塑性变形在金属内部也不会绝对均匀，这种变形的不均匀性会对铜包钢线的后续变形产生影响。 在冷

10、变形时，金属会产生应变强化效应，由于铜层的应变硬化指数比钢芯的大，因此在拉拔过程中，铜层的应变强化比较明显（俗话说变硬变得快），即继续变形所需增加的应力更高，因此在铜包钢的拉拔过程中，铜层才不至于在较大的应力作用下遭到破坏，同时由于应变强化的存在，随变形量的加大，变形也会逐渐趋于均匀。韩国科技工作者通过研究发现，工作区角度，总变形量都会导致铜层比例的不同变化，这与应变强化是有直接关系的，在我公司常规生产中，通过分析统计发现，铜层变化几乎可以忽略。 再次是模具的工作问题，学习模具供应商样本提供的切面图可以知道，模具内部结构主要分六个区域，入口区,润滑区,压缩区,定径区,安全角,出口区，最关键的是

11、压缩区的屈服挤压的应力以及定径区的摩擦力。经过模具时的拉拔应力与铜包钢本身的屈服应力，压缩比，工作区角度，材料摩擦系数以及后拉应力决定。而铜包钢本身的屈服应力同样是依据加法原理，由铜的屈服应力、钢的屈服应力按贡献比例累加得到。 最后是通过设备上的塔轮工作，完成拉拔。前面已经讲到，滑动拉丝的根本是依靠滑动摩擦，也就是说铜包钢在塔轮上的运动速度要小于塔轮的转动线速度，这样在进线端始终是松弛状态（后拉力为0），反之进线端甭紧则会加大反拉力，从而加大前拉力，容易导致断线。具体计算过程参加宣天鹏有关滑动拉丝基本条件的论文，最终得到的结果是：通过拉丝模线材的延伸系数应大于相邻塔轮的梯度，表示为/1，这样线

12、材在拉拔过程时而紧绕在塔轮上同步前进，时而松开打滑，当然这就会对塔轮表面产生磨损，增加功率损耗。 塔轮转动的线速度与线材在拉拔时候的速度的比值，我们称为滑动系数；塔轮转动的线速度与线材在拉拔时候的速度的差为绝对滑动量；绝对滑动量与塔轮转动的线速度的比值，我们称为滑动率；累积的滑动系数是各道次滑动系数的连乘，累积滑动率为1-1/累积滑动系数。 资料显示，滑动系数一般在1.02-1.10之间，铜包钢与模具有着良好的润滑作用，与塔轮的相对磨损也小，所以有学者建议滑动系数取在1.01-1.04之内。我们倾向于1.02。 实际拉拔的过程，因为每道次都预设了滑动，那么离成品模越远的道次，塔轮与铜包钢线之间

13、的滑动就越大，塔轮表面磨损也就越严重，这种滑动的不均匀性会缩短塔轮的使用寿命，因此要考虑一个累积滑动效应，它是从成品模开始向进线方向以连乘方式传播和累积，道次越前，打滑越大，磨损越严重，同时道次越前，线径越粗，拉拔负荷越大，功率损耗也越大，线材与塔轮之间损伤也越严重，导致塔轮磨出沟槽，或者在拉拔时线材抛起带动模具晃动，线材受力不均匀，出现竹节状或断开。 配模一般采用等滑动率法，距离出口处1/3处保持1.04-1.05滑动率，从距离出口处1/3处向进口处，依次逐渐降低滑动率，最后降到1.01，箭头图表示为： 1.011.011.011.021.031.041.041.041.05在配模时，与伸长

14、相对应的有一个减面率的概念，也就是面积减少的比例。比如从1.1拉到1.02，面积比例是1.1*1.1：1.02*1.02=1.163，进线是1.1，出线是1.02，但是时间流量是一致的，面积的变化的同时是长度的变化，进线面积是出线面积的1.163倍，那么出线的长度就是进线长度的1.163倍，16.3%就是伸长率，而减面率是14.02%，准确的配法是伸长率，有时候也参考减面率来配，因为减面率以进线为比较基础，伸长率以出线为比较基础，所以减面率必然比伸长率大，打滑系数就更大。各道次伸长的分布规律一般是第一道低一些，这是因为线坯的接头强度较低，线材弯曲不直，表面粗糙，粗细不匀等，所以预留安全系数要大一些。第二、三道可以取高一些，因为经过第一道拉拔后，各种影响安全系数的因素大大下降，同时金属的变形硬化程度也很小，这时可以充分利用金属的塑性，而在以后的各道次中，伸长可以逐道递减，这是因为变形硬化程度增 加，线径减小，金属塑性下