【正文】 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 緒 論銅材料在外界溫度下總是有一個殘留的氧化膜，而這一氧化膜是當(dāng)銅線進(jìn)入熱桿軋制階段時，在高溫的、連續(xù)鑄造的銅桿上形成的。氧化膜具有一定的危害，因為它們會在拉絲過程中導(dǎo)致很多缺陷，如：使拉絲膜過度磨損、可焊性變差、搪瓷膜和裸導(dǎo)體之間的附著力變?nèi)醯?。拉線模是生產(chǎn)線材的重要工具，是實現(xiàn)正常的連續(xù)拉伸，保證拉伸制品質(zhì)量的關(guān)鍵。要使拉線獲得高質(zhì)量的拉伸制品，不僅取決于原材料以及拉線模本身的材質(zhì)，還取決于模子的孔型設(shè)計和使用時的其它配合條件。目前，隨著高速拉絲機的廣泛應(yīng)用，拉線模的使用在拉絲過程中具有相當(dāng)重要的作用。在實際的銅拉絲生產(chǎn)過程中，使用的拉絲潤滑劑有多種，它們的性能相差很大，嚴(yán)重影響線材的質(zhì)量，因此為了提高線材質(zhì)量，節(jié)約成本，合理選擇和正確使用拉絲潤滑劑顯得格外重要。為達(dá)到以上目的，就要求潤滑劑油基穩(wěn)定，乳化性好，具有優(yōu)良的潤滑性、冷卻性和清洗性，易于把銅粉末過濾與沉淀，在整個生產(chǎn)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，提高拉絲質(zhì)量。各種不同的潤滑劑具有不同的優(yōu)缺點，其使用時間要根據(jù)不同的特點來決定。銅單線的退火是電線電纜生產(chǎn)過程中的重要工序之一，導(dǎo)線電性能、機械性能及表面質(zhì)量的好壞很大程度上取決于退火的工藝及生產(chǎn)方式。金屬塑性變形的重要特點之一是加工硬化。隨著變形程度的增加，變形浪里的所有指標(biāo)，如屈服極限，強度極限和硬度都增大，而塑性指標(biāo)如延伸率，斷面縮減率都減少，同時還會增大電阻，導(dǎo)熱性下降。這會對拉絲產(chǎn)生不良的影響。拉線是利用材料的塑性來實現(xiàn)的一種機械操作。用于這種目的的機械可能是直接的或積累的，這種機械叫做拉絲機或者拉絲臺，它包括一系列的固定的拉線模，在每個拉線模之間安置導(dǎo)輪以使導(dǎo)線保持一定的張力，拉絲機把導(dǎo)線拉過拉線模，最終的拉絲操作是由一個拉線模后面所施加的力來完成的，之后把拉過的線材收到線盤上。 第1章 拉絲工藝及材料的選用 在外界溫度下，銅線總是有一個殘留的氧化膜，而這一氧化膜是當(dāng)銅線進(jìn)入熱桿軋制階段時，在高溫的、連續(xù)鑄造的銅桿上形成的。氧化膜具有一定的危害，因為它們可使裸導(dǎo)體之間的附著力變?nèi)酢?拉絲工藝的基本原理 拉制的特點對金屬線材施加拉力，使之通過?？祝垣@得與?？壮叽缧螤钕嗤闹破返乃苄约庸し椒ǚQ拉線。拉制的特點：拉制可以得到尺寸精確，表面光潔及斷面形狀復(fù)雜的制品。拉制品的生產(chǎn)長度可以很長，直徑可以很小，并且在整個長度上斷面完全一致。拉制能提高產(chǎn)品的機械性能。拉制的缺點是：每道加工率較小，拉制道次較多，能耗大。 關(guān)于可拉性材料的“可拉性”最直接的體現(xiàn)是拉制不同線徑時的斷頭率。在拉制小線或微細(xì)線，或在高速拉線機，或多頭拉線機，或在多工序結(jié)合連續(xù)生產(chǎn)的條件下，這個矛盾更為突出。要提高“可拉性”，降低拉線斷頭率，應(yīng)從三個方面入手。 這是問題之源，工序之首。首先要從工藝突破入手，并配有人工或自動監(jiān)測裝置，以保證在最佳的工藝參數(shù)條件下穩(wěn)定操作，并輔以先進(jìn)的管理方式。除拉線工藝和拉線設(shè)備對“可拉性”有影響外，還應(yīng)重視潤滑劑及其過濾、控溫和細(xì)菌性腐敗；拉線模材料、幾何形狀和尺寸精度的問題。模子制造尺寸及其測量工具精度不夠，直接影響了合理的配模而導(dǎo)致斷線，這點對拉線生產(chǎn)尤為重要。 為防患于未然，提高線的可拉性和表面質(zhì)量，我們應(yīng)該注意對引進(jìn)線材和設(shè)備的檢驗，在生產(chǎn)過程中，工人本身和工藝人員也要注意對產(chǎn)品的檢驗，逐漸完善技術(shù)研發(fā)和工藝，這不僅保證了產(chǎn)品質(zhì)量，還可以提高線材的利用率，降低成本。 銅材料的選用銅桿的缺陷往往來源于連續(xù)鑄造過程和軋制過程，這包括：殘渣、銅氧化夾雜物、熱裂、裂塊、銅桿表面氧化顆粒的形成。大部分金屬間化合的夾雜物都比較脆，因而引起拉絲過程中裂紋發(fā)生。由拉絲引起的表面缺陷，往往是以拉模劃痕、機械損傷、弧口鑿或裂片的形式出現(xiàn)在裸導(dǎo)體的表面。這通常是由拉絲機內(nèi)移動線未對準(zhǔn)或拉絲膜爐口內(nèi)銅精煉的壓制力太大則形成的?？扇苡阢~基體的元素 主要有Al、Fe、Ni、Sn、Zn、Ag、Cd、P等等。這些元素含量很少時，與銅形成了固溶體,對銅的加工性能和塑性影響很小，但是降低了銅的導(dǎo)電性能。必須注意到，這些元素與銅形成的固溶體，與銅基體相比較硬。在鑄造狀態(tài)不佳時，有可能形成雜質(zhì)團(tuán)粒聚集，影響了銅的冷加工性能。這組元素里，P的作用最特殊，具有兩重性。它在銅中固溶，會顯著降低銅的導(dǎo)電性，但是能夠脫氧，防止冷加工開裂，改善銅的機械性能。幾乎不固溶于銅基體的雜質(zhì)元素主要是O、S等，它們與銅生成化合物雜質(zhì)，對于銅基體的導(dǎo)電影響不是很大，但是所形成的脆性化合物則會明顯降低銅的塑性。如果形成這種化合物團(tuán)粒，則對銅桿拉絲性能的影響更加不能疏忽。因此，可以提高銅導(dǎo)電性能和加工性能。但是如果銅基體較純，這種影響就會比較小。另外，含氧量高時，如果銅絲在還原性氣氛中退火，會造成“氫脆”。很少固溶于銅基體的雜質(zhì)元素主要有Bi、Pb等。它們與銅形成易溶共晶，會使銅的加工性能的降低。Bi共晶還呈現(xiàn)出“冷脆性”，冷加工時易造成開裂。 幾種常見的斷線的問題與分析 杯錐狀斷裂 杯錐狀斷裂是指線材斷口的一端呈杯狀，另一端呈尖錐狀，而錐尖總是指向拉伸方向。斷裂初始階段的錐體表面有一很深、很大、很長的凹坑，這是由微氣孔聚集所造成的，這表明拉力相對較大。圓形凹坑的一端全部指向一個方向——斷裂端空心孔，這意味著該斷裂部分已經(jīng)收縮。斷裂截面外部的剪切邊緣環(huán)繞錐體，并與線材軸線成45176。角，其高度由斷裂處的截面收縮率所決定。引起杯錐狀斷裂既有內(nèi)因又有外因。內(nèi)因是材料本身的缺陷，諸如：脆性、偏析、污染以及線材中氧化壓銅顆粒的聚集，這是由鑄錠過程中的宏觀或顯微顆粒引起的。由于線材中聚集著氧化顆粒及氣孔，這就很容易引起杯錐狀斷裂。外因則是拉線模潤滑不夠，?？仔螤畈缓线m，以及拉線時變形度過高或過低等。拉線模中潤滑液不足，往往會在線模入口處形成模損環(huán)。該模損環(huán)作為一種潤滑阻礙物，會加劇拉線材與拉線模之間的摩擦。不過有人指出在?？仔螤詈线m時也會出現(xiàn)杯錐狀斷裂，這歸因于連續(xù)運行的拉線設(shè)備滑動不夠，致使拉線模前后的金屬流量不相等，從而引起斷裂。 杯錐狀斷裂的形成分為三個階段：；；。顯微裂縫的形成，要么是氣孔增加超過臨界值；要么是熔渣或氧化物阻塞，其阻力超過了線材晶核的軸向流體靜壓力。當(dāng)有足夠的流體靜壓力對其產(chǎn)生影響，以及線材中存在的熔渣粒子成長并分布到一定程度時，氣孔便聚集在一起形成裂縫，導(dǎo)致斷裂，并在拉應(yīng)力作用下使截面收縮加劇。裂紋在線材中的擴(kuò)展，從外表面看成45176。角。內(nèi)部裂紋以一定的速度擴(kuò)展，因而金屬在裂紋尖角旁有足夠的時間流動，其結(jié)果使裂紋尖角磨圓。在此情況下，由裂紋尖角引起的應(yīng)力集中雖然不是很高，但對促進(jìn)新氣孔的產(chǎn)生及增長足足有余，這種慢慢擴(kuò)展的內(nèi)部裂縫破壞了線材內(nèi)部的晶體網(wǎng)格，從而導(dǎo)致斷裂。杯錐狀斷裂形成的三個階段，并不是在單個道次，而是在壓縮瞬間形成的。真正造成杯錐狀斷裂的是線模角度，它與拉力的直接關(guān)系為：在最佳線模角的情況下，拉力微乎其微。但線模角增大時，拉力也隨之增大，致使被拉材料自行剪開并在線模入口處形成一變形死區(qū)?？拷€模入口的金屬不是向前流動的，而是黏在線模內(nèi)側(cè)形成微型的溝槽。在過度區(qū)，通往死區(qū)的金屬流量，能引起線材內(nèi)部撕裂而導(dǎo)致杯錐狀斷裂。防止杯錐狀斷裂的辦法有兩種：一是改良線材，降低變形區(qū)的流體靜壓力，這是因為變形程度過高或過低都會促使杯錐狀斷裂的形成。另一是采用角度較小及截面收縮率較大的拉線模，也可以減少杯錐狀斷裂的發(fā)生。 三角口引起的斷線三角口是指線材表面的尖角狀裂縫。三角口的v形并不總是很明顯，隨著變形程度及?？仔螤畹淖兓瑅形往往變成了圓形。有這種損傷的線材很脆，并隨著不斷變形而斷裂。帶有三角口的線材的縱向剖面經(jīng)過磨光后，可以看見線材表面下的裂紋。三角口斷裂面通常與線材軸向成45176。角，且無截面收縮，這是線材的脆性所致。進(jìn)線不直或?？仔螤畈缓线m會引起變形不均，并產(chǎn)生與拉伸方向平行的過大的線材表面應(yīng)力，這樣便形成了與應(yīng)力軸線垂直的顯微裂縫，裂縫則隨著不斷變形而擴(kuò)大。這種沿拉伸方向出現(xiàn)的斷裂塊并不擴(kuò)展，而是形成尖角狀表面缺陷，并最終引起斷線。在常規(guī)的線材生產(chǎn)中，線材表面氧化物高度集中是引起三角口的原因。由于鑄錠表面空氣冷凝停止所引起的氧的聚集，根據(jù)冷凝表面的分布情況以及鑄造、冷凝及軋制過程，線材或多或少要受三角口的影響。在良好的拉線條件下，是不會出現(xiàn)三角口的。但是當(dāng)存在有物理方面的不良因素時，就會導(dǎo)致此缺陷。首先的模孔形狀不合適，如拉線模工作區(qū)角度不對，錐角太小甚至沒有，進(jìn)、出口區(qū)角度也