铜大拉丝机的质量控制及工艺优化

摘 要：文章通过对拉线条件，线材变形的研究，结合生产一线实践，提出铜大拉丝机拉丝过程中产品质量控制的关键环节及拉丝穿模引线、退火工艺的优化方法。

关键词：铜大拉丝机；质量控制；工艺优化

引言

拉丝作为生产电线电缆导电线芯的重要工艺，如何提高该工序的质量控制及优化工艺不仅能提高生产效率给企业带来经济效益，同时对产品质量也有更大的改善。

1 拉伸原理及拉线基本条件

拉伸属于压力加工范围。拉伸过程中产生极少粉屑，体积变化甚微，因此认为拉伸前后金属的体积相等。即：V0=Vk

所以：

式中：V0、Vk――拉伸前后金属体积。L0、Lk――.拉伸前后线材长度。S0、Sk――拉伸前后线材截面积。d0、dk――.拉伸前后线材直径（对圆线而言）。

拉伸过程要满足的基本条件有：材料（合格的材料）；拉力（拉线机、拉线轮均符合性能要求）；模具（模具必须符合规定要求）；剂（浓度、温度、清洁度符合规定要求）冷却液。

2 线材在变形过程中经历的三个阶段

第一阶段：阶段，它是在模具的区内完成。随着线材的运动，将剂带入区，区形成储蓄池，使剂储蓄，从而起到线材的作用。

第二阶段： 变形阶段，它是在模孔的变形区内进行的，金属线材通过此区，发生塑性变形，线材截面压缩减小，并获得所需的形状和尺寸。

第三阶段：定形阶段，它是在模具的定径区内完成的。变形后的线材经过定径区之后，保证了线材的尺寸和形状精确和均一。 因此拉丝模具根据变形需要一般划为四区：入口区（也称区）它的作用是，便于剂进入模孔，保证制品得到充分的以减少摩擦，还可以带走摩擦产生的热量，并也能避免坯料轴线与模孔轴线不重合时刮伤金属。注意：锥角要适当。角度过大剂不易储存，造成效果不良；角度过小，使拉制过程中产生的金属屑、粉末不易随剂溜掉而堆积于模孔中，导致制品表面刮伤，甚至由于模孔阻塞产生缩丝或断线。对于拉线模，锥角为40°～45°，并且多呈圆弧形，其长度应不小于变形区的长度。压缩区（也称变形区）金属在此区进行塑性变形，并获得所需形状与尺寸。注意：变形区的形状除锥形外还有弧线形。弧线形变形区适用于较大范围的减缩率加工，对于大减缩率和小减缩率它都有适当的接触面积，并且符合最佳模角和加工量的对应关系。尽管如此，由于加工方面的原因，弧形模还主要用于拉制直径小于1.0mm的线材上。中型和大型线模多为锥形模。锥形模适用于大变形量加工，当变形量较小时，金属与模子接触面积不够大，从而导致模孔很快磨损。定径区作用是使制品具有精确的尺寸和稳定的形状。它能减少模孔磨损而延长模具使用寿命，但同时也增加了拉制的阻力。注意：定径区的合理形状是柱形，对于细线拉线模，由于打磨模孔时必须带有0.5～2的锥度，故模子定径区具有与此相同的锥度。确定定径区的长度时，即要考虑模具的寿命，又要考虑拉制阻力的大小，以保证断线次数少和拉制能耗低。金属由变形区进入定径区后，由于弹性变形受到一定的压力，故金属与定径区表面有摩擦，所以定径区的长度增加时拉制力增加。粗线定径区长度应比细线长；拉制软质材料应比硬质材料长。出口区不刮伤从定径区出来的线材，同时防止停机线材回弹引起断线；防止停车时线材出现竹节形刮伤和定径区出口处崩裂 。

3 拉丝质量控制

拉丝的要求：剂的温度、浓度、清洁度对拉伸均有较大影响。

温度过高，拉伸金属线材时所产生的热量不易带走，使金属线材及模具的温度升高，线材容易氧化变色，降低模具的使用寿命，也会影响油脂膜的强度，效果下降；温度过低，粘度上升，不利于拉伸。因此拉线时液应控制在一定的温度，对于铜应为25～55℃之间。剂浓度增大，金属线材与模壁的摩擦系数减小，相应的摩擦力也减小，拉伸力也随之下降。反之，则摩擦力增大，所需拉伸力也上升。（浓度值一般为13%～15%）拉制各种线径金属线材，应根据工艺要求配制各种相应的剂浓度。浓度大，剂的粘度也随之上升，冲洗模孔的作用将减小，拉伸中产生的金属屑不易被剂冲洗带走，造成线材表面起槽等质量问题；浓度过大，金属屑将悬浮在剂中，不易沉淀，将影响效果及拉伸后线材表面质量。剂应保持洁净。如在剂中混入酸类物质，会造成剂分层，失去效果，不利于拉伸。如含碱量增加，拉伸后的金属线材表面残留的剂对金属线材有腐蚀的危害，影响使用寿命。剂中杂质增加，会影响系统的畅通，造成剂供应量不足，影响剂冷却效果。因此在生产过程中必须将铜大拉机剂的温度控制在25-55℃之间，若高于此温度，操作界面上会显示报警信号，此时应开启循环冷却系统对剂进行降温处理。在冬季，如连续几天不生产，再次开机前应先打开加热装置对剂进行升温处理，同时开启供油泵使之循环，待温度上升至40℃以上方可开机连续生产，否则在开始的一段时间内拉出的线材表面乌黑带油，影响线材的表面质量。还要定时检查剂的粘度，若剂粘度太大，流动性差，说明剂中铜粉含量高（即杂质太多），将影响效果，应及时向上级反映，采取有效控制措施。手控剂阀门，视情况给定量，保证线材有足够。

配模原则：充分利用金属的塑性，采用最少的拉伸道次，提高生产效率；保证足够的安全系数，减少拉断，拉细现象；金属完成正常的塑性变形，拉伸后的线材能够达到要求的尺寸和形状，良好的表面质量；对于多模拉线机，应根据拉线机速比等拉线条件选配模具系统。

4 拉丝工艺优化

4.1 穿模引线

在穿模的整个过程中都要开启液。

4.2 退火

根据具体拉丝设备退火部分的设计（如图实例），完全可以计算出退火电压，电流的理论值，应该把计算方法教给一线操作工人，再结合具体的工作经验进行拉丝作业。避免完全凭借经验所造成的退火过大或过小，影响生产效率和产品质量的提高。