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　　摘要：金剛石拉絲模具是不銹鋼線材及電纜行業(yè)生產的重要工具，尤其在細線及微絲方面應用極為廣泛。但因為其價格很貴，生產成本較高，如何有效提高金剛石拉絲模具的使用壽命是線材生產行業(yè)的一大重要課題。

　　金剛石拉絲模具是不銹鋼線材及電纜行業(yè)生產的重要工具，尤其在細線及微絲方面應用極為廣泛。但因為其價格很貴，生產成本較高，如何有效提高金剛石拉絲模具的使用壽命是線材生產行業(yè)的一大重要課題。

　　1 金剛石拉絲模具簡介

　　金剛石拉絲模具有兩種，一種是天然金剛石模具，天然金剛石具有硬度高、耐磨性好的特點，拉制的線材表面光潔度很高，由于天然金剛石在結構上具有各向異性,導致其硬度也呈各向異性,使模孔的磨損不均勻,制品不圓整，加之價格昂貴、稀少，一般用作表面質量要求高的細線拉線模或成品拉線模;另一種是人造聚晶金剛石模具，人造聚晶金剛石是無定向的多晶體。它具有硬度高，耐磨性好，抗沖擊能力強的優(yōu)點。在硬度上不存在各向異性，磨損均勻，模具使用壽命長，適用于高速拉拔。由于國產聚晶模坯存在晶粒粗大、拋光性能差等質量問題，目前國內廠家多使用聚晶模作過渡模，而不用作成品模。但隨著聚晶模內在質量和加工水平的提高，有取代昂貴的天然金剛石作成品模使用的趨勢。

　　2 金剛石拉絲模具的磨損原因分析

　　2.1 拉絲模自身加工質量因素導致模具磨損

　　(1)金剛石模坯與模具鋼套鑲嵌不對稱，燒結的硬質合金鋼套分布不均勻或有空隙，都容易導致在拉拔線材過程中產生U形裂痕;

　　(2)金剛石模坯在激光打孔過程中，燒結痕跡清理不干凈或受熱不均勻會導致金剛石層內金屬觸媒、結合劑等聚成一堆，這樣容易導致在拉絲過程中模具出現(xiàn)凹坑;

　　(3)模具孔型設計不合理，入口潤滑區(qū)開口過小、定型區(qū)過長，會導致潤滑不暢，致使模具磨損甚至碎裂。

　2.2 拉絲過程中使用不當因素導致模具磨損

　　(1)拉絲面縮率過大，導致模具產生裂痕或破碎。裂痕或斷裂紋絕大部分是內應力釋放所產生。在任何物料結構中，存在內應力是必然的，拉拔線材時產生的內應力本來可以增強金剛石微晶結構，但當拉絲面縮率過大、無法及時潤滑從而溫升過高就會導致金剛石模具表明部分物料被移走，微晶結構所承受的應力就大大增加，使其更容易產生裂痕或破碎。

　　(2)線材的拉伸軸線與模孔中心線不對稱，致使對線材和拉線模產生應力作用不均勻，而機械振動產生

　　的沖擊也會對線材和拉線模造成很高的應力峰值，兩者都將加速模子的磨損。

　　(3)因退火不均勻而造成的線材硬度不均勻等因素容易造成金剛石拉絲模具過早產生疲勞損傷，形成環(huán)形溝槽，加劇模孔磨損。

　　(4)線材表面粗糙，表面粘附氧化層、砂土或其他雜質等會使模具過快磨損。當線材通過模孔時，硬、脆的氧化層及其他粘附雜質會象磨料一樣地造成拉線模模孔很快磨損及擦傷線材表面。

　　(5)潤滑不暢或潤滑油含有金屬碎屑雜質導致模具磨損。潤滑不暢會使拉絲時金剛石模孔表面溫度升高過快，金剛石晶粒脫落，導致模具損傷。當潤滑油不潔凈，尤其含有拉拔時脫落的金屬碎屑時，極容易劃傷模具和線材表面。

　　3 有效提高金剛石拉絲模具的使用壽命的方法

　　3.1 盡量選用先進模具加工技術生產的高品質的金剛石拉絲模

　　目前，國外拉線模具的研磨工藝普遍采用高速機械研磨機，以及表面鍍金剛石的金屬磨針，該設備運行平穩(wěn)，磨針的規(guī)格及使用規(guī)范化使產品精度更高。模子的孔型尺寸利用輪廓記錄儀及孔徑測量儀來檢測，并用檢查拉線模專用的顯微鏡來檢查表面光潔度。而國內許多廠家還在采用落后的設備，使用手工操作來研磨孔型，因此，存在著以下問題：孔型參數(shù)波動較大，難以加工出平直的工作錐;定徑區(qū)與工作區(qū)交接處易研磨出過渡角，使線材在定徑區(qū)中產生二次壓縮，增加外摩擦力，減短了定徑區(qū)長度，縮短模具的使用壽命;磨損的磨針修復頻度因人而異，使用不規(guī)范，造成孔型的一致性差。檢測手段也落后，只能依靠目測或者放大鏡、顯微鏡等簡單工具檢測，而且注重的是模內表面光潔度，對孔型尺寸不能有效檢測，更談不上控制了。

　3.2 選擇良好孔型設計的金剛石拉絲模具

　　拉絲模孔型一般分為曲線(即R型系列)和直線型(即錐型系列)。如圖所示：

拉線模孔型的種類

　　從線材在拉線模內變形均勻的角度分析，似乎曲線型較直線型好，這種孔型是在“圓滑過渡”的理論指導下設計出來的，其孔型結構按工作性質可分為“人口區(qū)”、“潤滑區(qū)”、“工作區(qū)”、“定徑區(qū)”、“出日區(qū)”五個部分，各部交界處要求“倒棱”，圓滑過渡，把整個孔型研磨成一個很大的、具有不同曲率的孤面這種孔型的模子在當時的拉拔速度條件下，還是可以適用的。到上世紀70年代末至80年代初，隨著拉線速度的提高，拉線模的使用壽命就成了突出問題。為了適應高速拉線的要求，美國的T.Maxwall和E.G.Kennth提出了“直線型”理論。該理論著重考慮了拉拔過程中的潤滑作用和磨損因素，指出經改進后的直線型拉線模孔型應具有以下幾個特點：

　　(1)孔型各部分的縱剖面線都必須是平直的，平直的工作錐面拉拔力最小;

　　(2)模具各部位的交接部分必須明顯，這樣各部分可以充分發(fā)揮各自作用，避免了過渡角對定徑區(qū)實際長度的減小;

　　(3)延長入口區(qū)和工作區(qū)高度，使線材進入模孔工作錐的中間段，利用入口錐角和工作錐角上半部分形成的楔形區(qū)，建立“楔形效應”，在線材表面形成更致密牢固的潤滑膜，減少磨損，適合于高速拉拔;

　　(4)定徑區(qū)必須平直且長度合理。定徑區(qū)過長，拉線摩擦力增大，線材拉出模孔后易引起縮徑或斷線，定徑區(qū)過短，難以獲得形狀穩(wěn)定、尺寸精確和表面質量良好的線材，同時模孔還會很快磨損超差。

　　經實踐應用，采用直線型理論設計出的拉線模，其使用壽命比R型拉線模提高3-5倍以上。

　　3.3 拉絲機設備的安裝使用要合理

　　(1)拉絲機的安裝基礎需十分穩(wěn)固，避免振動現(xiàn)象;

　　(2)安裝時要通過調試使線材的拉伸軸線與模孔中心線對稱，使線材和拉線模應力作用均勻;

　　(3)拉線過程中避免頻繁地啟動停車，因為拉拔起步時的拉應力造成的摩擦比正常拉拔時的摩擦要大得多，這勢必將增大模具的磨損。

　　3.4 用于拉拔的線材要經過預處理

　(1)表面預處理：對于表面臟污、粘附較多雜質的線材，要先經過清洗、烘干后再進行拉拔;對于表面有較多氧化皮的線材，要先經過酸細、烘干后再進行拉拔;對于表面存在起皮、凹坑、重皮等現(xiàn)象的線材，還要通過磨光機進行修磨后再進行拉拔;

　　　(1)表面預處理：對于表面臟污、粘附較多雜質的線材，要先經過清洗、烘干后再進行拉拔;對于表面有較多氧化皮的線材，要先經過酸細、烘干后再進行拉拔;對于表面存在起皮、凹坑、重皮等現(xiàn)象的線材，還要通過磨光機進行修磨后再進行拉拔;

　　(2)熱處理：對于硬度過大或硬度不均勻的線材，要先通過退火或回火降低硬度，并使線材保持良好的硬度均一性再進行拉拔。

　　3.5 保持適宜的拉拔面縮率

　　金剛石拉絲模具本身具有硬、脆的特性，如果用于大面縮率的縮徑拉拔，很容易導致模具所能承受應力而碎裂報廢，因此要根據(jù)線材機械性能的不同，選擇合適的面縮率進行拉拔。用金剛石模具拉拔不銹鋼絲，一般單道面縮率不超過20%。

　　3.6 使用潤滑性能良好的潤滑劑

　　在拉伸過程中，潤滑劑的質量及潤滑劑的供給是否充足都影響著拉線模的使用壽命。因此要求潤滑劑油基穩(wěn)定，抗氧化性好，具有優(yōu)良的潤滑性、冷卻性和清洗性，在整個生產過程中始終保持最佳的潤滑狀態(tài)，以便形成一層能承受高壓力而不被破壞的薄膜，降低工作區(qū)的摩擦力，提高模子使用壽命。

　　使用過程中，要不斷觀察潤滑油的狀況，如果發(fā)現(xiàn)嚴重變色或潤滑油中金屬粉末增加，要及時進行更換或過濾，避免潤滑油因氧化而潤滑性能降低，同時避免拉拔過程中脫落的細小金屬顆粒損傷模具。

　　3.7 定期保養(yǎng)修磨金剛石拉絲模具

　　拉線模在長期使用過程中，模壁受到金屬線材強烈摩擦與沖刷作用，不可避免的會產生磨損現(xiàn)象，最常見的是在工作區(qū)線材入口處出現(xiàn)環(huán)形溝漕(凹痕)。拉線模環(huán)溝的出現(xiàn)，加劇了模孔的磨損，因為環(huán)溝上因松動而剝落的模芯材料小顆粒被金屬線帶入模孔工作區(qū)和定徑區(qū)，起著磨料的作用，而進入模孔的線材則象磨針一樣加劇模孔的磨損。如不及時調換進行修復，那么環(huán)溝將繼續(xù)加速擴大，使修復增加困難，甚至有可能在環(huán)形溝槽較深處出現(xiàn)裂紋，使模具完全崩碎報廢。

　　從經驗中得知，制定出一套規(guī)范標準，加強日常保養(yǎng)，經常對模子進行檢修是非常經濟合算的事情。一旦模子出現(xiàn)了任何輕微的磨損，及時進行拋光，則使模子恢復到原始拋光狀態(tài)所花費時間要短，而且模子的孔型尺寸無明顯變化。

　　4  小結

　　綜上所述，為延長拉線模的使用壽命，除選擇合適的模具材質，設計合理的孔型尺寸，提高拉線模的制造水平，使模孔表面光潔度達到工藝要求外，還必須確定合理的道次壓縮率，改善拉線模的使用條件。在使用過程中注意模子的日常保養(yǎng)，應勤洗勤換，并保證拉伸過程中具有良好的潤滑效果。

　　作者：山東大山金屬壓延有限公司 梁波 張軍