電線電纜_拉絲工藝(已修改)

　

【正文】 河南機電高等專科學校畢業設計/論文 緒 論銅材料在外界溫度下總是有一個殘留的氧化膜，而這一氧化膜是當銅線進入熱桿軋制階段時，在高溫的、連續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、搪瓷膜和裸導體之間的附著力變弱等。拉線模是生產線材的重要工具，是實現正常的連續拉伸，保證拉伸制品質量的關鍵。要使拉線獲得高質量的拉伸制品，不僅取決于原材料以及拉線模本身的材質，還取決于模子的孔型設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用，拉線模的使用在拉絲過程中具有相當重要的作用。在實際的銅拉絲生產過程中，使用的拉絲潤滑劑有多種，它們的性能相差很大，嚴重影響線材的質量，因此為了提高線材質量，節約成本，合理選擇和正確使用拉絲潤滑劑顯得格外重要。為達到以上目的，就要求潤滑劑油基穩定，乳化性好，具有優良的潤滑性、冷卻性和清洗性，易于把銅粉末過濾與沉淀，在整個生產過程中始終保持最佳的潤滑狀態，以便形成一層能承受高壓力而不被破壞的薄膜，降低工作區的摩擦力，提高拉絲質量。各種不同的潤滑劑具有不同的優缺點，其使用時間要根據不同的特點來決定。銅單線的退火是電線電纜生產過程中的重要工序之一，導線電性能、機械性能及表面質量的好壞很大程度上取決于退火的工藝及生產方式。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，如屈服極限，強度極限和硬度都增大，而塑性指標如延伸率，斷面縮減率都減少，同時還會增大電阻，導熱性下降。這會對拉絲產生不良的影響。拉線是利用材料的塑性來實現的一種機械操作。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輪以使導線保持一定的張力，拉絲機把導線拉過拉線模，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，而這一氧化膜是當銅線進入熱桿軋制階段時，在高溫的、連續鑄造的銅桿上形成的。氧化膜具有一定的危害，因為它們可使裸導體之間的附著力變弱。 拉絲工藝的基本原理 拉制的特點對金屬線材施加拉力，使之通過模孔，以獲得與模孔尺寸形狀相同的制品的塑性加工方法稱拉線。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雜的制品。拉制品的生產長度可以很長，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。 關于可拉性材料的“可拉性”最直接的體現是拉制不同線徑時的斷頭率。在拉制小線或微細線，或在高速拉線機，或多頭拉線機，或在多工序結合連續生產的條件下，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測裝置，以保證在最佳的工藝參數條件下穩定操作，并輔以先進的管理方式。除拉線工藝和拉線設備對“可拉性”有影響外，還應重視潤滑劑及其過濾、控溫和細菌性腐敗；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致斷線，這點對拉線生產尤為重要。 為防患于未然，提高線的可拉性和表面質量，我們應該注意對引進線材和設備的檢驗，在生產過程中，工人本身和工藝人員也要注意對產品的檢驗，逐漸完善技術研發和工藝，這不僅保證了產品質量，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在裸導體的表面。這通常是由拉絲機內移動線未對準或拉絲膜爐口內銅精煉的壓制力太大則形成的。可溶于銅基體的元素 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。在鑄造狀態不佳時，有可能形成雜質團粒聚集，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元素主要是O、S等，它們與銅生成化合物雜質，對于銅基體的導電影響不是很大，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收縮。斷裂截面外部的剪切邊緣環繞錐體，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因又有外因。內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，模孔形狀不合適，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。該模損環作為一種潤滑阻礙物，會加劇拉線材與拉線模之間的摩擦。不過有人指出在模孔形狀合適時也會出現杯錐狀斷裂，這歸因于連續運行的拉線設備滑動不夠，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。當有足夠的流體靜壓力對其產生影響，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，導致斷裂，并在拉應力作用下使截面收縮加劇。裂紋在線材中的擴展，從外表面看成45176。角。內部裂紋以一定的速度擴展，因而金屬在裂紋尖角旁有足夠的時間流動，其結果使裂紋尖角磨圓。在此情況下，由裂紋尖角引起的應力集中雖然不是很高，但對促進新氣孔的產生及增長足足有余，這種慢慢擴展的內部裂縫破壞了線材內部的晶體網格，從而導致斷裂。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。靠近線模入口的金屬不是向前流動的，而是黏在線模內側形成微型的溝槽。在過度區，通往死區的金屬流量，能引起線材內部撕裂而導致杯錐狀斷裂。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，隨著變形程度及模孔形狀的變化，v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。進線不直或模孔形狀不合適會引起變形不均，并產生與拉伸方向平行的過大的線材表面應力，這樣便形成了與應力軸線垂直的顯微裂縫，裂縫則隨著不斷變形而擴大。這種沿拉伸方向出現的斷裂塊并不擴展，而是形成尖角狀表面缺陷，并最終引起斷線。在常規的線材生產中，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，是不會出現三角口的。但是當存在有物理方面的不良因素時，就會導致此缺陷。首先的模孔形狀不合適，如拉線模工作區角度不對，錐角太小甚至沒有，進、出口區角度也