压力拉丝模的设计

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1、压力拉丝模的设计拉拔工序是钢丝生产的重要环节，直接影响生产效率和钢丝的性能。本工作设计一种压力拉丝模，以期提高钢丝的生产效率。压力拉丝模分为润滑模和拉拔模两部分，以便能够将Φ3.556mm的高碳钢丝拉至Φ0.965mm左右。1.实验1.1主要试验材料试验用钢丝采用AISI1074钢盘条（Φ5.50~6.50mm）拉拔而成，采用传统拉丝模将钢盘条拉拔至Φ3.556mm。磷酸盐需满足两个条件：（1）单位面积上磷酸盐涂层含量最大（磷化膜厚度最大）；（2）钢丝拉拔过程能够最大限度保留涂层。采用50型磷酸盐，预涂层为7.535m

2、g·m-2，在最后一道拉拔速度（简称拉拔速度）为14m·s-1条件下，拉拔后残留磷酸盐涂层为1.765mg·m-2。为防止钢丝温度过高，采用X52型润滑剂，最终润滑剂残留物为0.926mg·m-2。1.2试验方案采用2种拉丝机进行拉拔试验，采用Hspeed10型拉丝机时，拉拔速度为14m·s-1；采用Hspeed20型拉丝机时，拉拔速度为18m·s-1。钢丝拉拔分为9道次，采用压力拉丝模部分或全部替代传统拉丝模进行试验。模具设计参数包括润滑模和拉拔模的直径和模角。测定拉拔后润滑剂和磷酸盐涂层的残留量及最后一道模具损坏前

3、拉拔钢丝的产量来评估模具性能。2.模具设计设计2个R5型模具，其中拉拔模为倒锥形，锥口面与模具中轴线的锥角（β）为1.5°。模具采用含细钴微粒的碳化钨制成。2个模具用长为50.8mm的钢套镶套，钢套分上下2部分，润滑模位于上部，拉拔模位于下部。3.试验过程及结果将钢丝从Φ3.556mm拉拔至Φ0.965mm，采用5组模具系列进行试验，前4组模具系列采用Hspeed10型拉丝机，第5组采用Hspeed20型拉丝机。（1）1#模具系列采用1#模具系列，拉拔工艺如表1所示。共有9道次拉拔，前5道采用传统拉丝模，后4道采用压力

4、拉丝模，由于最后一道钢丝拉拔速度很快，采用润滑压力拉丝模更合适。润滑模直径比入口处钢丝直径的30%略大，拉拔速度为14m·s-1。表1　采用1#模具系列拉拔工艺（mm）道次拉拔后钢丝直径润滑模直径13.22822.66232.21941.87551.60361.3872.08571.2141.80181.0771.57490.9651.4041#模具系列拉拔模和润滑模的角度（α1和α2）相等，拉拔后磷酸盐涂层及润滑剂总残留物平均值和钢丝产量。在润滑模和拉拔模角度相同的条件下，与采用传统拉丝模相比，采用1#模具系列磷酸盐

5、涂层和润滑剂总残留物的量较大，模具角度为6°时差距明显，随着模具角度的增大，采用1#模具系列磷酸盐涂层和润滑剂总残留物的量减小；随着模具角度的增大，钢丝产量先增大后减小，当模具角度为10°时，钢丝产量最大，达到23.100t，但总残留物的量不是最大，为3.154mg·m-2。分析原因认为，模具角度过小，润滑压力过大，模腔内润滑剂焦化，润滑剂不能进入变形区，导致摩擦力过大使模具损坏加快；模具角度过大，在摩擦磨损的同时，润滑长度和润滑剂残留量明显减小，使模具损坏加快。在相同拉拔条件下，与采用1#模具系列相比，采用角度为10

6、°的传统拉丝模，拉拔后总残留物的量和钢丝产量均较小，分别为2.723mg·m-2和19.853t。（2）2#模具系列拉拔工艺与1#模具系列相同，拉拔模角度为10°，改变润滑模角度。采用2#模具系列，拉拔后磷酸盐涂层及润滑剂总残留物平均值和钢丝产量。从图5和6可以看出，随着润滑模角度的增大，磷酸盐涂层和润滑剂总残留物的量减小，钢丝产量增大。（3）3#模具系列拉拔工艺与1#模具系列相同，润滑模和拉拔模的角度均为10°，润滑模直径分别为入口钢丝直径的30%，25%和20%，拉拔后磷酸盐涂层及润滑剂总残留物平均值和钢丝产量。从

7、图7和8可以看出，随着润滑模直径与入口钢丝直径比的增大，总体来说，磷酸盐涂层及润滑剂总残留物的量和钢丝产量增大。分析原因认为，随着润滑模直径与入口钢丝直径比减小，润滑剂形成硬的堵塞物，阻止润滑剂进入变形区。当润滑模直径与入口钢丝直径比取20%时，由于润滑剂的阻塞，出口处钢丝直径有所减小。（4）4#模具系列9道次均采用压力拉丝模，润滑模和拉拔模的角度均为10°，且润滑模直径与入口钢丝直径比取30%。4#模具系列与1#模具系列试验结果对比如表2所示。表2　4#模具系列与1#模具系列试验结果对比项目4#模具系列1#模具系列总

8、残留物平均值/（mg·m-2）2.9923.154钢丝产量/t22.61323.100从表2可以看出，与采用1#模具系列相比，采用4#模具系列磷酸盐涂层及润滑剂总残留物的量和钢丝产量略有减小。（5）5#模具系列使用Hspeed20型拉丝机，拉拔速度为18m·s-1，前3道次采用传统拉丝模，后6道次采用压力拉丝模，润滑模和拉拔模的角