拉丝模的结构

拉丝模的结构

随着改革、开放的深入进行，国内相继引进了工业发达国家制造的拉丝模及相应的模孔检测仪器。通过对国外拉丝模孔型的剖析，使我们了解到现代拉丝模孔型的设计思想，为提高中国拉丝模的设计水平提供了借鉴。
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。
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。
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，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。