丝材拉拔的基础概念——丝材拉拔基础知识连载(一)

摘  要: 论述拉拔基础知识的资料少而分散、表述的观点也不完全一致,作者收集了德、俄、加、日及国内多年来的相关资料,进行系统地分析和梳理,融合生产实践经验,重新编写了本文。文中的理论描述力求通俗、易懂,讲解基本知识和推荐计算公式注重简明、实用。本文可作为拉丝专业人员的参考资料和技工培训教材。

关键词: 拉拔、应力状态、残余应力、应变时效脆化、工艺流程。

拉拔是金属压力加工方法之一,拉拔加工特点是:在拉力作用下,使截面积较大的金属材料通过拉丝模孔,获得需要的截面形状和尺寸。和其它压力加工方法相比,拉拔具有成品尺寸精度高,设备简单,操作方便,适应性强,可以随时变换品种和规格等特点。

按成品截面形状不同,拉拔可分为拉丝、拉管和拉型材。就拉丝而言,金属丝材截面大多数是圆形,但也有非圆形的,如方形、矩形和六角形、椭圆形、工字形等。通常将所有非圆形截面的丝材称为异型丝,而将圆形截面的丝材称为圆丝,或统称丝材。

拉丝通常在室温下进行,即被拉的丝材在室温下通过模孔产生塑性变形,称为冷拉。严格地说,冷拉是在常温条件下的拉拔。冷拉时由于丝材在模孔中变形及与模具的摩擦作用,会产生大量的热量,这些热量一部分被模具吸收和散发,绝大部分热量使丝材升温,并随后在拉丝卷筒上散发。故拉出来的丝材具有光亮的表面和足够精度的截面尺寸。

拉拔难变形金属时,常因金属塑性较差而不能进行冷拔,往往需要对丝材进行预热。如预热后丝材温度在再结晶温度以上时,称为热拉。预热温度在再结晶温度以下,称为温拉。拉拔某些截面形状复杂的丝材,为减少真实变形抗力,往往采用温拉。

  1. 丝材变形程度表示方法及计算

拉拔时丝材通过模孔变形的结果是截面积减少而长度增长。变形程度愈大,上述变化愈大。为衡量拉拔变形程度的大小,经常采用下列参数:

1.1.延伸系数

延伸系数(拉伸系数)代号为μ,表示拉拔后丝材长度与原长度之比,或表示为拉拔后截面积减小的倍数:

μ=  lK /  lo  =    Ao  / AK =   do 2/ dK 2

式中    lo——拉拔前长度

lK——拉拔后长度

Ao——拉拔前截面积

AK——拉拔后截面积

do——拉拔前直径

dK——拉拔后直径

由于拉拔过程中截面积总是减小的,所以丝材拉拔的延伸系数μ>1

1.2.减面率

减面率(压缩率)代号为Q(q),表示丝材在拉拔后截面积减小的绝对量与拉拔前截面积之比。由于拉拔过程中丝材截面总是减小的,所以减面率的数值小于1(q<1),通常用百分数表示。

q = (A0-Ak)/A0×100%

减面率是制定拉拔工艺时经常用到的一个参数。他能准确地反应变形程度的大小,当减面率相同时,尽管粗丝和细丝直径变化绝对值相差很大,但变形程度是一样的。

1.3. 延伸系数自然对数

延伸对数代号为ε,等于延伸系数的自然对数lnμ,引入延伸系数自然对数概念的作用是将乘方、开方运算简化为加减运算,便于配模计算,也为拉拔力和拉拔功的计算提供方便。

ε = lnμ = ln A0/Ak

ε=ε1+ε2+ε3+……+εk

1.4. 伸长率

在实际生产中,除用μ、q和ε表示变形程度外,有时还用伸长率来表示变形程度。伸长率代号为λ,表示拉拔过程中的绝对伸长与原来长度之比。当变形程度不大时,伸长率数值小于1,因此伸长率也常用百分比表示:

λ = (lk-lo) / lo × 100%

上述四个变形程度参数之间有一定的关系(μ =  λ/q ),可以相互转换。这种关系是建立在被拉丝材体积不变定律基础上的。

 

1.5.延伸系数和减面率的

延伸系数(μ)和减面率(q)是拉拔中经常用到的两个参数。在实际生产中丝材需经多次拉拔,所以将丝材的总变形程度用总减面率(Q)和总延伸系数(μ总)表示,而将每个道次的减面率和延伸系数分别称为道次减面率(q)和道次延伸系数(μn)。实际生产中,各道次的减面率和延伸系数往往是不一样的,为了计算方便,特别是在制订拉拔工艺,确定拉拔道次时,常假定各道次变形程度是一样的,就需用道次平均减面率和道次平均延伸系数的概念。

 

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