拉絲模作為金屬制品生產的基本工具,從旌到現在,其結構和材質發生了很大的變化。但直到今天,模具生產者和使用者仍在研究拉絲模的結構和應用。因為在金屬制品行業,拉絲模的質量關系到產品的質量、模具使用壽命、生產效率、能源及成本消耗等多種因素。
1、拉絲模的結構拉絲模由模套、模芯2部分構成。
模套多由高質量的鋼制成(國內多為45鋼),硬度為HRC20-25,模套與模芯之間采用過盈配合,以達到補強的作用,否則在拉拔高強度的線材時,模芯容易破裂[1]。模芯是拉絲模的關鍵部分,根據用料的不同,可分為天然金則石模、單晶金剛石模、復晶金剛石模、硬質合金模等;對于硬質合金模具來說,是由碳化鎢和鈷粉燒結而成的,模芯中鈷的含量一般在3%-12%之間,燒結后模芯體積大約收縮15%-30%,形成質地均勻、硬度高、耐磨性極好的合金,其硬度在FRA86-93之間[2]。因此,模芯的使用壽命主要取決于它本身的用料,并與拉拔線材的類型,潤滑劑的性能,模芯的孔型及使用時模具的冷卻狀況等因素有關,其孔型結構有入口錐、潤滑錐、工作錐、定徑帶的出口錐5部分組成。
入口錐的作用是將線材導入拉絲模,線材進入拉絲模時,應盡可能保持平直,以防止線材產生不均勻應力。潤滑錐的作用是在拉拔時導入潤滑粉。為了在鋼絲表面形成更厚的潤滑涂層,潤滑錐表面不需要拋光處理,以增加潤滑壓力。工作錐是模芯構造中至關重要的部分,線材表面潤滑層的形成和全部塑性變形都在此區進行,拉絲模具的工作效率也取決于工作錐的幾何形狀和面積,因此必須確保工作錐角的加工精度和表面光潔度。工作錐應加工成直線型,其表面不得有弧形過渡或圓滑過渡,且工作錐角與定徑帶應保持在同一軸線上,模芯外徑和模套內徑應保持同心,這樣,可以防止線材拉拔中出現的橢圓現象。
定徑帶的作用是控制拉拔線材的直徑、不圓度、平直度及表面質量等工藝指標。為保證產品質量,定徑帶表面需要經過拋光處理,且要求定徑帶與工作錐和出口錐的交界面相互保持平行,并嚴格控制定徑帶的尺寸公差。
定徑帶的長度由拉拔材料和模具的材料決定,但主要由拉拔的材料決定。一般來說,對中高碳鋼,定徑帶長度約為直徑的25%-35%,對于較軟的材料(銅線),定徑帶的長度一般為直徑的50%-100%。另外模具的材料對定徑帶長短也會產生一定的影響,對于摩擦系數相對較大的,定徑帶可以稍短一點;對于摩擦系數較小的,允許定徑帶稍微長一瞇,如天然金剛廠模的定徑帶一般為直徑的35%-50%[3]。對短定徑帶的拉絲模來說,正常使用情況下,允許磨損工作錐,但不能磨損定徑帶,因為隨著定徑事的磨損,定徑帶會逐漸加長,拉拔時產生過熱現象,燒焦潤滑粉,使潤滑失效,并可以導致線材表面發生組織轉變;但在低速拉拔時,長定徑帶的拉絲模材料變形產生熱量可以軟化潤滑粉,并在鋼絲表面形成流體邊界潤滑。所以定徑帶長度的選擇應根據拉拔材料、模具材料、潤滑粉和拉拔工藝并通過實驗確定。
把出口錐設計成錐開的目的是為了強化模具的出口,防止模芯破碎,出口錐要求進行拋光處理,并要求定徑帶與出口錐的交界處有輕微平滑的過渡,否則線材在拉拔時會刮傷其表面并產生大量的金屬碎屑,污染潤滑粉,并可能導致阻塞下一道模具入口,造成后續的拉拔潤滑失效。