拉絲模具又分“直線型”與“弧線型”

隨著拉絲速度的提高，拉絲模的使用壽命成為突出的問題。美國人T Maxwall和E G Kennth提出了適應(yīng)高速拉絲的新拉絲?？仔屠碚摚础爸本€型”理論。根據(jù)該理論制作的拉絲模具有下列特點(diǎn)：

①入口區(qū)、潤滑區(qū)合二為一，具有使?jié)櫥菧p小的趨勢，使?jié)櫥瑒┻M(jìn)入工作區(qū)前就受到一定壓力，從而起到更好的潤滑效果。

②入口區(qū)和工作區(qū)加長，以建立較好的潤滑壓力，其角度按拉絲材質(zhì)和每道次壓縮率分別進(jìn)行優(yōu)選。

③定徑區(qū)必須平直且長度合理。

④各部分縱面線都必須是平直的。

近年來，國內(nèi)拉絲行業(yè)對“直線型”和“弧線型”拉絲模進(jìn)行了廣泛的討論，其中爭議較大的是工作區(qū)的形狀和工作區(qū)與定徑區(qū)交界處的形狀。不少人對“直線型”模持肯定態(tài)度。但筆者認(rèn)為兩種類型的拉絲模均有著各自的特點(diǎn)及所適用的場合，不加分析地作出結(jié)論，末免有失偏頗。

模芯工作區(qū)呈“弧線型”，會(huì)使金屬在變形區(qū)內(nèi)的流動(dòng)更加曲折，導(dǎo)致附加剪切變形及多余變形功的增大，繼而使拉拔應(yīng)力增大（一般較“直線型”模增大10～30%）。而“直線型”模工作區(qū)輪廓線上各點(diǎn)的斜率相同，這樣當(dāng)我們確定了*佳工作區(qū)圓錐半角α?xí)r，便可在*小的應(yīng)力狀態(tài)下拉拔金屬；而“弧線型”模由于其輪廓線上各點(diǎn)的曲率不同，故無法使整個(gè)工作區(qū)存在這樣一個(gè)*佳工作區(qū)圓錐半角α。從有利于金屬的流動(dòng)和減小拉拔應(yīng)力的角度出發(fā)，目前國外在道次壓縮率為10～35%（大多數(shù)金屬絲的變形均在此范圍內(nèi)）及拉拔中、粗規(guī)格的金屬絲時(shí)，一般均采用“直線型”工作區(qū)。

而采用“弧線型”工作區(qū)時(shí)，金屬在內(nèi)孔中的變形可隨其加工硬化程度的增加而逐漸減小，內(nèi)孔壁上的壓力分布和磨損都比較均勻，故“弧線型”工作區(qū)耐磨性好。特別是當(dāng)?shù)来螇嚎s率較小時(shí)（小于10%），采用“弧線型”工作區(qū)，可在工作區(qū)圓錐半角α較小的情況下獲得足夠長的變形區(qū)。加之“弧線型”工作區(qū)具有適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，故在道次壓縮率較大（大于35%）或較?。ㄐ∮?0%）及拉拔鋼絲時(shí)，還是應(yīng)該采用“弧線型”模。

盡管拉絲模可用于加工各種鋼鐵、銅、鎢、鉬等金屬和合金材料，但不同材質(zhì)的拉絲模各有其適用的加工范圍，不同材質(zhì)的拉絲模加工相同的線材時(shí)其磨損形態(tài)和使用壽命存在很大差別，因此合理選用拉絲模材質(zhì)是保證成功應(yīng)用的關(guān)鍵。

（1）合金鋼模

合金鋼模是早期的拉絲模制造材料。用來制造合金鋼模的材料主要是碳素工具鋼和合金工具鋼。但是由于合金鋼模的硬度和耐磨性差、壽命短，不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，所以合金鋼模很快被淘汰，在目前的生產(chǎn)加工中已幾乎看不到合金鋼模。

（2）硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金模由硬質(zhì)合金制成。硬質(zhì)合金屬于鎢鈷類合金，其主要成分是碳化鎢和鈷。碳化鎢是合金的“骨架”，主要起堅(jiān)硬耐磨作用；鈷是粘結(jié)金屬，是合金韌性的來源。因此，硬質(zhì)合金模與合金鋼模相比具有以下特性：耐磨性高、拋光性好、粘附性小、摩擦系數(shù)小、能量消耗低、抗蝕性能高，這些特性使得硬質(zhì)合金拉絲模具有廣泛的加工適應(yīng)性，成為當(dāng)今應(yīng)用*多的拉絲模模具。

（3）天然金剛石

天然金剛石是碳的同素異性體，用它制作的模具具有硬度高、耐磨性好等特點(diǎn)。但天然金剛石的脆性較大，較難加工，一般用于制造直徑1.2mm以下的拉絲模。此外，天然金剛石價(jià)格昂貴，貨源緊缺，因此天然金剛石模并不是人們*終所尋求的即經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的拉絲工具。

（4）聚晶金剛石

聚晶金剛石是用經(jīng)過認(rèn)真挑選的質(zhì)量優(yōu)良的人造金剛石單晶體加上少量硅、鈦等結(jié)合劑，在高溫高壓的條件下聚合而成。聚晶金剛石的硬度很高，并有很好的耐磨性，與其它材料相比它具有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：由于天然金剛石的各向異性，在拉絲過程中，當(dāng)整個(gè)孔的周圍都處在工作狀態(tài)下時(shí)，天然金剛石在孔的某一位置將發(fā)生擇優(yōu)磨損；而聚晶金剛石屬于多晶體、具有各向同性的特點(diǎn)，從而避免了?？啄p不均勻和?？撞粓A的現(xiàn)象發(fā)生。與硬質(zhì)合金相比，聚晶金剛石的抗拉強(qiáng)度僅為常用硬質(zhì)合金的70%，但比硬質(zhì)合金硬250%，這樣，使得聚晶金剛石模比硬質(zhì)合金模有更多的優(yōu)點(diǎn)。用聚晶金剛石制成的拉絲模耐磨性能好，內(nèi)孔磨損均勻，抗沖擊能力強(qiáng)，拉絲效率高，而且價(jià)格比天然金剛石便宜許多。因此目前聚晶金剛石模在拉絲行業(yè)中應(yīng)用廣泛。

（5）CVD涂層拉絲模

CVD（化學(xué)氣相沉積法）涂層拉絲模是新近發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，其主要方法就是在硬質(zhì)合金拉絲模上涂層金剛石薄膜。金剛石薄膜是純金剛石多晶體，它既具有單晶金剛石的光潔度、耐溫性，又具有聚晶金剛石的耐磨性和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在代替稀有的天然金剛石制備拉絲模工具方面取得很好的效果，它的廣泛使用將為拉絲模行業(yè)帶來新的活力。

（6）陶瓷材料

高性能的陶瓷材料具有硬度高、耐磨性好、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、高溫力學(xué)性能優(yōu)良和不易與金屬發(fā)生粘結(jié)等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于難加工材料的加工。

近三十年來，由于在陶瓷材料制造工藝中實(shí)現(xiàn)了對原料純度和晶粒尺寸的有效控制，開發(fā)了各種碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、晶須或少量金屬的添加技術(shù)。以及采用多種增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)制等，使陶瓷材料的強(qiáng)度、韌性、抗沖擊性能都有了較大提高。

從國外研究結(jié)果看，陶瓷材料已廣泛應(yīng)用于模具領(lǐng)域，在日本、美國、法國等國家已有多項(xiàng)專利。雖然現(xiàn)在陶瓷拉絲模在我國還沒有得到廣泛的應(yīng)用，但是隨著制造技術(shù)的不斷提高，陶瓷將會(huì)是適合拉絲工業(yè)的良好的拉絲模材料。

陶瓷拉絲模在拉絲過程中不容易與金屬線材發(fā)生粘附，有利于提高金屬絲材表面性能，尤其是在高溫下拉制有色的硬質(zhì)材料（如W、Mo絲等）。用陶瓷拉絲模拉拔有色金屬材質(zhì)可以避免硬質(zhì)合金拉絲模的缺陷，并且可以延長拉絲模壽命、提高材質(zhì)的表面質(zhì)量。