钢丝拉拔生产(第五章)-拉丝模

第六章拉丝模拉丝模拉拔示意图一、拉丝模孔型拉丝模孔型结构曲线型（R型）直线型（锥型）曲线型模模芯模套多由硬质合金制成一般用中碳钢、碳素工具钢制成，或用高碳铁粉压制而成特点：具有工艺较成熟、操作较简单、设备费用较小，但不足之处是寿命不够长。过盈配合，使模套给模芯预加一定的压应力1、曲线型模（R型）模芯模套高强度，高硬度高韧性，高强度R型模芯孔型由五部分组成：(1)入口锥(2)润滑锥(3)工作锥(4)定径带(5)出口锥1、曲线型模（R型）1、曲线型模(1)入口锥它使钢丝顺利进入工作锥，其高度为h4=0.1H(H为模芯总高)。1、曲线型模(2)润滑锥作用：积蓄润滑剂，在钢丝前进时，该锥体有一定的油楔作用，使钢丝表面形成致密的均匀的润滑膜，并压入工作锥。高度为h3=(0.2～0.5)H、β=40～60°(3)工作锥-工作锥是钢丝生产塑性变形的区域。工作锥角度选取原则：工作锥高度h2=(1.0～1.4)d，d为钢丝直径拉拔低碳钢丝的模孔工作锥角度8～16°，拉中、高碳钢丝为8～14°。工作锥角度过小钢丝与模壁的接触面大，增大了摩擦阻力，使拉拔力增大。工作锥角度过大a、在同一拉拔速度下，使变形程度大，金属晶格严重歪扭，造成钢丝机械性能下降；b、造成模壁正压力过大，于是产生摩擦高热而恶化润滑条件。工作锥角度选择：1、含碳量高或较硬的钢丝，取较小值；2、压缩率大的钢丝取较大值；3、拉拔钢丝直径大时取较大值。1、曲线型模(4)定径带要求为圆形直筒、无锥度。作用：1、控制钢丝尺寸和表面光洁度补偿工作锥末端的磨损，控制出线时钢丝尺寸的稳定性，不致发生摇晃振动和竹节变形。一般定径带高度h=(0.1～1.0)d，通常选h=(0.3～0.5)d，d为线径。2、定径带过长，会使摩擦力增大、温度升高，影响模具寿命。则拉丝模使用寿命不长。定径带过短，1、钢丝性能柔软(低碳)定径带选择原则：可较短2、拉拔大直径钢丝比拉拔小直径钢丝长些3、湿式润滑拉拔较干式润滑拉拔短些1、曲线型模(5)出口锥开口为圆锥形。作用：1、散发变形热2、保护定径带不致破裂3、钢丝出线时不被拉伤4、易于排除模孔内失效拉拔粉长度h1=(0.12～0.2)H，角度γ取60°，为了提高散热效果，现已取90°。2、直线型模直线型拉丝模具，由入口区、工作区、定径带和出口区组成。特征：1、孔型的每部分均呈直线形；2、每两条相邻直线交接部分呈折线状；3、入口角β＝20~40°，入口区高H3＝2~5毫米，工作角α＝3~15°，工作区高H2＝(0.45~2.52)d，定径带高H＝(0.2~1.4)d。出口角γ＝25~30°，出口区高H1＝2~4毫米。经实际应用统计，其寿命较传统模具提高了3-4倍。④各部分纵面线都必须是平直的。①入口区、润滑区合二为一。②入口区和工作区加长。③定径区必须平直且长度合理。二、拉丝模的分类1、合金钢拉丝模2、硬质合金拉丝模3、钻石模（金刚石拉丝模）4、涂层拉丝模5、陶瓷拉丝模1、工具钢材料：主要是碳素工具钢和合金工具钢。合金钢拉丝模是早期的拉丝模制造材料。淬火工具钢高硬度高耐磨性韧性T10A9Mn2VCr12MoVC0.95-1.040.85-0.951.45-1.70Si≤0.35≤0.40≤0.40Mn≤0.401.70-2.00≤0.40Cr≤0.10-11.00～12.50Ni≤0.12-≤0.25Co-≤1.00-Cu≤0.20-≤0.30V--0.15～0.30Mo--0.40～0.60S≤0.020≤0.030≤0.030P≤0.030≤0.030≤0.030淬透性较差，淬火变形大,热硬性低与碳素工具钢相比，具有较高的硬度和耐磨性，淬透性很好，淬火时变形较小。有高淬透性，截面为300～400㎜以下者可以完全淬透，在300～400℃时仍可保持良好硬度和耐磨性T10A碳素工具钢9Mn2V低合金工具钢Cr12MoV高合金工具钢2、硬质合金拉丝模1923年德国的施勒特尔往碳化钨粉末中加进10％～20％的钴做粘结剂，发明了碳化钨和钴的新合金，硬度仅次于金刚石，这是世界上人工制成的第一种硬质合金。绝大多数的硬质合金拉丝模通常属于钨钴类合金。这些合金是由碳化钨和钴等组成。碳化钨是整个合金的“骨架”，主要起坚硬耐磨作用；钴是粘结金属，是合金韧性的来源。碳化钨(WC)熔点：2870℃密度：15,63g/cm3钴(Co)熔点：1493℃密度：8.9g/cm3钨的密度为19.3g/cm3，并具有高硬度、良好的高温强度和导电、传热性能，常温下化学性质稳定，耐腐蚀，不与盐酸或硫酸起作用。钨熔点最高的金属熔点高达3400℃应用：含钨高温合金主要应用于燃气轮机、火箭、导弹及核反应堆的部件高比重钨基合金则用于反坦克和反潜艇的穿甲弹头。制备WC硬质合金热电厂军舰航天穿甲弹航空工业中飞机的发动机叶片，一般是Ni-Cr，Ni-Co基高温合金或钛合金。因为飞机的技术目标在于减轻重量，所以一般不用钨高温合金。钨合金第八讲复习1、拉丝模按照孔型分类？2、拉丝模由哪两部分组成？这两部分采用什么配合？各部分的作用、性能、材质？3、曲线模与拉丝模的区别？4、曲线模的孔型分为几个区？各是什么？各部分的作用？5、直线模的孔型分为几个区？各是什么？6、拉丝模都有哪些材质？7、工具钢拉丝模主要有材质及性能？8、硬质合金的成分？钨矿在我国储量丰富，约占世界钨矿的90%以上，是世界公认的钨矿大国白钨矿黑钨矿尽管已发现的钨矿物和含钨矿物有20余种，钨的重要矿物均为钨酸盐，但其中具有开采经济价值的只有黑钨矿和白钨矿。黑钨矿(Fe、Mn)WO4，含WO376%；白钨矿CaWO4，含WO380.6%。碳化钨粉末3μm放大后的颗粒形貌W+CWCCr2C3Mo2CWCTiCFe3CTiC粉末颗粒形貌TiC金属陶瓷组织TiC金属陶瓷刀具（3）硬质合金模芯坯的制造钨矿钴矿H2还原H2还原W+C=WC（4）硬质合金拉丝模的加工方法主要使用机械研磨加工法。工序如下：选择坯料→镶套→工作锥磨光→润滑锥磨光→出口锥磨光→定径带磨光→过渡区磨光→工作锥抛光→定径带抛光→检查验收。还有化学一机械研磨加工法、超声波加工法、电火法加工法、电解液加工法等。在拉丝过程中，硬质合金模模孔因磨损产生沟痕、椭圆形、表面粘金属等缺陷，需要重磨，扩大模孔直径到邻近的模孔尺寸继续使用。重磨可进行多次，直到模壁减小到引起裂纹为止。金刚石拉丝模具不锈钢线材及电缆行业生产的重要工具，尤其在细线及微丝方面应用极为广泛。但因为其价格很贵，生产成本较高，如何有效提高金刚石拉丝模具的使用寿命是线材生产行业的一大重要课题。3、金刚石拉丝模锈钢丝按用途分：弹簧钢丝（常用钢号302、304、316和631）、冷顶用钢丝（430、410、304M、304HC、302HQ、316和305）、焊丝（ER308、ER309和ER321）、精密轴用钢丝（420J2、4Cr13和303）、织网钢丝（430、304、316和310）、制绳用钢丝（304、316）和般用途钢丝制钉、清洗球、捆绑线、拉制细丝用钢丝（405、410、430、430L、304、04HC和316等）3、金刚石拉丝模聚晶金刚石模芯聚晶金刚石拉丝模天然金刚石模芯天然金刚石拉丝模成品地球上最值钱的东西模孔能获得光亮的表面高硬度，高耐磨性拉拔出表面光洁度很高的丝材但天然金刚石的脆性较大，较难加工，一般用于制造直径1.2mm以下的拉丝模。此外，天然金刚石价格昂贵，货源紧缺，因此天然金刚石模并不是人们最终所寻求的即经济又实用的拉丝工具。人造金刚石聚晶金刚石地球上最硬的东西1克拉3.5-4.5万天然钻石是怎样形成的？火山爆发形成形成矿物被岩浆带到地球的表面钻石形成于很久很久以前地层的深处，如地球上一些钻石年龄为45亿左右，表明这些钻石在地球诞生后不久便已开始在地球深部结晶。钻石是世界上最古老的宝石。金伯利岩金伯利，南非开普省城市金伯利是世界知名的德比尔斯钻石公司总部所在地，是世界上最早(1869年)发现金伯利岩型金刚石原生矿床的地方，现在世界上一些最大的钻石仍然产于该地。形成于33亿年前南非金伯利大洞是一个著名的旅游胜地，它占地17公顷，方圆1.6公里。“库利南第一”为梨形，是最重的一粒，重530.2克拉（1905）普列米尔矿世界上最大的钻石产于南非“非洲之星”镶在英王的王冠上非洲之星三号和四号制成的王室胸针“库利南第二”为方形，重317.4克拉“库利南第三”为梨形，重94.4克拉“库利南第四”为方形，重63.6克拉“金色陛下”（1986）545.67克拉2007年发现体积是“非洲之星”的两倍1986年发现于南非的（Premier）矿山澳大利亚阿盖尔钻石矿澳大利亚出土最大粉红色钻石价值千万美元以上（2012年报道）命名为“阿盖尔粉红禧”已知现今世界上只有三十余个国家和地区产钻石，且分布极不均匀，主要集中在澳洲、非洲，次为亚洲和南美洲。其中澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯和南非为世界上五大钻石生产国，占全球钻坯供应量八成有多。“北美钻石之都”美誉的西北地区首府耶洛奈夫（Yellowknife）的东北部加拿大2009年在辽宁省大连市瓦房店地区发现一座大型金刚石矿，属优质矿藏，预计蕴藏有21万克拉宝石及钻石，宝石级别以上的金刚石达70%左右；其纯度超过世界最著名的南非金刚石矿。世界金刚石储量第一的澳大利亚，其能够达到宝石级的只有5%。我国最大天然金刚石我国最大金刚石亮相山东平邑县天宇自然博物馆。这粒金刚石重达338.6克拉，是目前已知我国最大的天然金刚石。其外表呈淡黄色，出土于山东郯城县。地表以下100多公里处富含碳元素的矿层，在巨大的压力和大约1200摄氏度的环境下形成的钻石。原生金刚石是在地下深处(130—180Km)高温(900—1300℃)高压(45—60)×108Pa下结晶而成的地外星体对地球的撞击，产生瞬间的高温、高压，也可形成钻石。形成条件：高温高压科学家推断出钻石形成的条件：石墨高温高压金刚石18世纪末科学家证实了金刚石是由纯碳组成，人们发现身价高贵的金刚石竟然是碳的一种同素异形体，从此，制备人造金刚石就成为了许多科学家的光荣与梦想。莫瓦桑(1852一1907)法国著名化学家人类首次合成金刚石莫氏电炉1906年荣获了诺贝尔化学奖1886年制取了单质氟（F2）目前，世界上生产采用高温高压方法合成人造金刚石的国家主要有：美国、南非、爱尔兰、瑞典、英国、德国、俄罗斯、乌克兰、亚美尼亚、日本、中国、罗马尼亚、波兰、捷克、朝鲜、希蜡和印度等近20个国家。据统计，2003年我国人造金刚石的年产量约为25.3亿克拉(约506吨)，比2002年产量增长了26.5%。2006年我国人造金刚石的年产量达到50亿克拉(1000吨)以上。以上国家主要以生产金刚石粉为主，对于大颗粒金刚石的生产处于小批量生产和研究阶段。国产六面顶压机图金刚石粉压制烧结模具金刚石粉+铜粉金刚石粉+铁钴镍粉聚晶金刚石是用人造金刚石单晶体、加上少量硅、钛等结合剂，在高温高压的条件下聚合而成。2010年12月，日本科学家成功合成了世界上最坚硬的金刚石，其直径超过1厘米，与其合作的公司称力争最快明年投产。这种圆柱形的金刚石是日本爱媛大学研究人员与住友电器工业公司合作的成果，被命名为“媛石”，取自“爱媛”。圆柱形的“媛石”聚晶金刚石聚晶金刚石拉丝模拉丝模模芯聚晶拉丝模CVD金刚石拉丝模CVD（ChemicalVaporDeposition）--化学气相沉积法定义：含碳气体和氧气的混合物在高温和低于标准大气压下被激发分解，形成活性金刚石碳原子，并在基体上沉积交互生长成聚晶金刚石。活性金刚石原子等离子态CVD法沉积的多晶金刚石薄膜硬度低于天然金刚石，但寿命是传统硬质合金拉丝模的10倍。模孔沉积一层金刚石膜美国阿波罗金刚石公司1996年一发现了CVD法合成无色单晶金刚石的条件，于1999年申请并于2003年获得美国专利。2003年阿波罗生长出边长10mm见方的无色单晶金刚石晶片。美国卡内基地质物理实验室2005