拉丝过程中的常见问题及对策(毕业论文doc)

更新时间:2020-10-09 10:43
 

反恐精英CSGO竞猜_CSGO竞猜平台『JJB竞技宝』 摘 要 ............................................................................................................................................ 1 绪论 ..................................................................................

  摘 要 ............................................................................................................................................ 1 绪论 ................................................................................................................ 错误! 未定义书签。 线材的拉伸工艺 ............................................................................................. 错误! 未定义书签。 线材拉伸的基本概念及特点 ................................................................. 错误! 未定义书签。 1.2 实现拉伸过程的条件 ...................................................................... 错误! 未定义书签。 1.3 拉伸原理 .......................................................................................... 错误! 未定义书签。 拉伸方法 ................................................................................................. 错误! 未定义书签。 第 2 章 拉线配模 ........................................................................................... 错误! 未定义书签。 2.1 单模拉线机圆单线配模 .................................................................. 错误! 未定义书签。 2.2 多模拉线机圆单线配模 .................................................................. 错误! 未定义书签。 第 3 章 拉线的润滑 ....................................................................................... 错误! 未定义书签。 3.1 润滑剂的作用 .................................................................................. 错误! 未定义书签。 3.2 润滑剂对拉线的影响 ...................................................................... 错误! 未定义书签。 3.3 润滑剂的种类和质量要求 .............................................................. 错误! 未定义书签。 3.4 拉线润滑的方法 .............................................................................. 错误! 未定义书签。 3.5 常见问题分析 .................................................................................. 错误! 未定义书签。 3.6 润滑剂的使用与维护 ....................................................................... 错误! 未定义书签。 第 4 章 退火工艺 ........................................................................................... 错误! 未定义书签。 4.1 退火原理 .......................................................................................... 错误! 未定义书签。 4.2 退火的方式 ...................................................................................... 错误! 未定义书签。 第 5 章 拉丝工艺的问题分析 ....................................................................... 错误! 未定义书签。 5.1 拉丝过程中的断线现象 .................................................................. 错误! 未定义书签。 5.2 拉丝过程的其它问题及解决方法 .................................................. 错误! 未定义书签。 结论 ................................................................................................................ 错误! 未定义书签。 致谢 ................................................................................................................ 错误! 未定义书签。 参考文献......................................................................................................... 错误! 未定义书签。 摘要 本文主要针对拉丝对绞线的重要性, 和拉丝工艺流程的分析总结出拉丝过程中的常见问题, 并且分析出怎么样去避免产生一些问题, 解决问题的最有效的方法是什么等等, 提高电线电缆生产中最高效的生产方法。 通过对滑动式拉线机和积蓄式拉线机的比较, 得出各自适应的范围特点,对公司研发新型线缆, 和提高效率有一个充分的认识。 在对设备的了解, 和对一些工序环节, 在拉丝中所起到的作用, 例如, 线材强度、 润滑剂、 配模、 断线原因。 做一个正确的认识才能得出常见问题的根本原因, 从而推出: 断线、 尺寸形状不正确、 表面质量不合格、 波纹蛇形、 收排线满、 偏、 乱、 紧、 松的原因和解决方法。 关键词: 滑动式拉线 断线原因 润滑油选用 配模公式推导 绪 论 电线电缆是用于传输电能、 传递信息和实现电磁能量转换的电工产品。 电线电缆的使用性能和寿命, 决定于结构的先进性、 材料选用的合理性以及工艺的完善性。 结构、 材料、 工艺和试验这四个方面是相互联系的。 从电线电缆技术的发展来看, 合理而正确的使用材料是关键的因素。 金属材料在电线电缆工业中应用非常广泛。 用作导电材料的金属, 应具有优异的导电性, 足够的机械强度, 不易氧化, 不易腐蚀, 所以钢芯铝绞线, 和裸导线、 架空导线, 铝合金导线、 价格便宜, 应用广泛, 早在 1907 年在美国提出钢芯铝绞线 年已被全世界广泛使用, 所以应用时间长, 技术全面, 需求量大, 也被很好认可。 现在铝合金的新型导线又被研发和使用, 对铝制导线的发张起到了至关重要的作用。 在电线电缆制造过程中, 首先是将直径为 9.5 的铝杆拉制成生产所需要的各种线径。 在前面已经提到工艺的完善性也是决定电线电缆使用性能和寿命的关键因素。 所以, 本文主要介绍线材的拉伸和退火工艺以及生产过程中出现的问题和解决办法。 拉线是对线材的拉伸, 用来制造各种线径的硬圆单线。 退火也称软化或韧炼,是一种热处理工艺硬圆单线经过处理制成软圆单线。 现在一般将拉线和退火组成连续退火工艺。 在拉线机后紧接退火装置, 便可一次从线材制成软单线, 称为连续退火。 通常这种退火工艺采用电阻加热办法, 即在拉线机拉出的线上直接通以电流。 为了 防止线表面氧化, 一般是把高温的线部分穿在通有蒸汽的管道里, 以得到光亮退火的效果。 采用拉线连续退火, 不但简化了 工序, 一次制成软单线, 而且减少了 原工艺在拉线后、 退火前的绕线、 放线、 对线材的反复弯曲、 搬运、 碰伤, 因而提高了产品质量, 节约了生产场地的用电。 目 前拉丝和退火工艺中仍存在一些问题, 尤其是退火后的铜线在存放过程中出现变色的现象, 这是仍需继续研究的问题。 本文主要论述铝线的拉丝和退火的工艺过程以及问题分析, 内容主要包括以下几方面: 1.线材的拉伸工艺: 线材拉伸的基本概念及特点、 实现拉伸过程的条件、 拉伸原理、 拉伸方法、 影响线. 拉线配模: 单模和多模拉线.拉线的润滑: 润滑剂的作用、 润滑剂对拉线的影响、 润滑剂的种类和质量要求、 润滑剂的使用与维护; 4.退火工艺: 退火的原理和方式; 5.拉丝工艺的问题分析; 6.退火工艺的问题分析。 通过本次毕业设计, 应该掌握线材拉伸和退火的工艺过程, 掌握拉丝和退火过程中出现的问题以及解决办法, 能够把理论知识运用到实践过程中, 能够在实际生产中遇到问题时做到迅速、 快捷排除故障, 使学有所用。 第1章 线线材拉伸的基本概念及特点 1. 1. 1 线材拉伸的基本概念 对金属杆(线) 材施以拉力, 使之通过模孔, 以获得与模孔尺寸形状相同的制品的塑性加工方法称为拉线 线) 拉制可得到尺寸精确、 表面光洁及断面形状复杂的制品; (2) 拉制品的生产长度可以很长, 直径可以很小, 并在整个长度上断面完全一致; (3) 拉制能提高产品的机械性能; (4) 以冷压力加工为主的拉伸工艺, 工具、 设备简单, 生产效率高; (5) 拉制的缺点是: 每道加工率较小, 拉制道次较多, 能耗大。 1. 2 实现拉伸过程的条件 为实现拉伸过程, 拉伸应力应大于变形区中金属的变形抗力, 同时小于模孔出 口端被拉金属的屈服极限, 即: 变形区中金属变形抗力﹤ 拉伸应力﹤ 被拉伸金属出口端的屈服极限。 由于金属拉伸硬化后的屈服极限值接近抗拉强度极限, 故实现拉伸过程的条件可以写成: 变形区中金属变形抗力﹤ 拉伸应力﹤ 抗拉强度极限。 线材拉伸时的塑性变形, 主要是通过横断面由大逐渐变小的模孔实现的。 所以金属在模孔的变形区中处于复杂的应力状态。 拉伸时, 由于正反作用力的作用, 被拉金属造成三向应力状态, 即一个主拉应力及两个主压应力。 拉伸应力大于变形抗力才能发生塑性变形。 但是, 拉伸应力大于模孔出口端金属屈服极限时, 就出现拉细或拉断现象。 因此拉伸应力小于被拉伸金属出口端的屈服极限是实现正常拉伸的一个必要条件。 通常以拉伸应力与模孔出口端金属屈服极限的比值大小表示能否正常拉伸, 也即安全系数。 Ks=模孔出口端金属屈服极限/拉伸应力 通常用抗拉强度代替模孔出口端屈服极限, 因此安全系数为: Ks=抗拉强度/拉伸应力 在实际生产中, 安全系数 Ks=1. 4~2. 0, 如 Ks﹤ 1. 4, 则表示拉伸应力过大,可能出现拉细或拉断现象; Ks﹥ 2. 0, 则表示拉伸应力和延伸系数较小, 金属塑性没有充分利用。 随着线径的减小, 线材内部存在的缺陷, 变形程度的加大, 拉伸模角度、 拉伸速度、 金属温度等因素的变化, 对建立正常拉伸过程都有一定影响。 因此必须采用相应的安全系数, 才能确保正常拉伸。 一般安全系数与线~0. 1 0. 1~0. 05 ﹤ 0. 05 安全系数 ≧1. 4 ≧1. 4 ≧1. 5 ≧1. 6 1. 8 ≧2. 0 1. 3 拉伸原理 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: Vo=Vk So/Sk=Lk/Lo=do/dk 式中 VO- 拉伸前金属体积; Vk- 拉伸后金属体积; So- 拉伸前断面面积; Sk- 拉伸后断面面积; LO- 拉伸前线材长度; LK- 拉伸后线 线材的一次拉伸 一次拉伸一般都用于拉粗线。 一次拉伸加工率较大, 生产线坯较短, 生产效率低。 1. 4. 2 线材的多次拉伸 多次拉伸总加工率大, 拉伸速度快, 自动化程度高。 拉伸道次可根据被拉伸的金属所能允许的延伸系数、 产品最终尺寸以及所要求的机械性能来确定。 连续拉伸道次通常为 2~25 次。 1. 4. 3 滑动式连续多次拉伸 在滑动式连续拉伸机上生产线材时, 各中间鼓轮均产生滑动, 故鼓轮上一般绕 1~4 圈线材。 在拉伸过程中鼓轮各级转数不能自动调整, 只有在停车时才能进行调整, 但不能改变各鼓轮的速比。 滑动式连续拉伸有两个特点: 第一个特点是除 K 道(最后一道) 外, 其余各道都存在滑动。 由于滑动式连续拉线机是鼓轮上的线材与绞轮之间的滑动摩擦力来牵引线材运动, 所以增加了功率消耗, 还会造成鼓轮表面磨损, 形成沟槽, 使线材在鼓轮上的轴向移动发生困难, 线与线压叠, 甚至断线, 也会因线与鼓轮的摩擦使线材表面质量下降。 看来这个滑动是有害的, 但它却带来了 难得的好处, 因为它能自动调节线材张力,不致中间断线或留有余线。 下面分析滑动的必要性。 以 K 和 K-1 道为例。 K 道没有滑动, K-1 道也没有滑动, dk 由于磨损而增大,假设这时没有增大, 那么通过道模孔线材的秒体积没有变化, 而通过道线材的体积增加, 则产生供不应求现象, 使张力急剧增加, 从而也急剧增大造成断线。 如果 K 道没有滑动, 而 K-1 道上设法使它存在一定滑动时, 只要 Qk 稍微有增加, 那么在 K-1 道鼓轮上的线材就会箍紧些, 使滑动量减少, Bk-1 增加, 自动满足 K 道需要。 反之, 如果出现 dk-1 增大, dk 没有变化的情况, 则 QK-1 就会减小,使 K-1 道的滑动量增加, 避免了因供过于求而引起积线过多。 滑动还能应付多种情况, 如线模的制造偏差, 线的抖动, 拉线机的振动, 润 滑剂供应不均匀, 气流的波动等引起线材张力发生变化的许多情况, 都能自动地给予以调整。 第二个特点是除第一道外, 其余各道次均存在反拉力。 拉伸力是靠线材与鼓轮间的滑动摩擦产生的。 滑动摩擦力的大小与摩擦系数、绕线圈数和线材对鼓轮的箍紧程度有关。 绕线圈数和线材对鼓轮的箍紧程度决定正压力的大小, 而离开鼓轮的线材的张力决定线材的箍紧程度。 这个张力就是下一道的反拉力。 1. 4. 4 非滑动多次拉伸 非滑动拉伸主要使用非滑动积蓄式拉线机。 非滑动拉伸的主要特点是线材与鼓轮间没有滑动, 各中间鼓轮上线材的圈数可以增减。 中间各鼓轮起拉线的作用, 又起下一道次的放线 影响线材拉伸的因素 金属线材在拉伸时, 受到四个外力, 即出现端的拉伸力, 模孔变形区对金属线材的正压力, 模孔(变形区和定径区) 与线材之间的摩擦力和线材后端的反拉力。 拉伸力是指为实现拉伸过程, 克服金属线材在变形区内的变形抗力和金属模壁间的摩擦力的合力。 合适的拉伸力是制定各道加工率, 确定拉伸道次和计算电动机容量的重要依据。 拉伸力的大小是实现整个拉伸过程的基本因素之一。 影响拉伸力的因素如下: (1) 铜、 铝杆(线) 材料。 在其它条件相同时, 拉铜线比拉铝线的拉伸力大,拉铝线容易断, 所以拉铝线时应取较大的安全系数。 (2) 材料的抗拉强度。 影响材料的抗拉强度因素很多, 如材料的化学成分,压延工艺等, 抗拉强度高则拉伸力大。 (3) 变形程度。 变形程度越大, 拉伸力也越大, 因而增加了 模孔对线的正压力, 摩擦力也随之增加, 所以拉伸力也增加。 (4) 线材与模孔间的摩擦系数。 摩擦系数越大, 拉伸力也越大。 摩擦系数由线材的材料和模芯材料的光洁度、 润滑剂的成分与数量决定。 (5) 线模模孔工作区和定径区的尺寸和形状。 在线模中工作区圆锥角增加,有两个因素影响着拉制力, 一方面摩擦表面减少, 摩擦力相应减小; 另一方面金属在变形区的变形抗力随圆锥角的增大而增大, 使拉伸力变大。 线模中定径区越长, 拉伸力也越大。 从这个角度看, 定径区应尽量短, 但考虑模孔要有一定寿命,所以定径区长度不能过短。 (6) 线模位置。 线模安放不正或模座歪斜也会增加拉伸力, 使线径及表面质量达不到标准要求。 (7) 各种外来因素。 如进线(杆) 不直, 放线时打结, 拉线过程中线的抖动,都会使拉伸力增大, 严重使引起断线, 尤其是拉小线) 反拉力增大的因素。 反拉力增大则拉伸力增加。 如放线架制动过大, 前一道离开鼓轮线材的张力增加等会增加后一道的反拉力。 第 2 章 拉线配模 配模是指每道拉伸前后尺寸的确定, 即选择每道拉伸线模的尺寸。 配模对连续多模拉线设备极为重要。 合理的配模能充分利用金属的塑性, 采用最少的拉伸道数, 提高生产效率,缩短生产周期; 减少拉断、 拉细现象, 保证足够的安全系数; 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, 合格的机械、 电气性能。 配模应以下列原则进行: (1) 拉出的圆单线应有符合标准要求的形状、 尺寸和表面质量。 硬线应有一定的冷变形程度, 以达到所要求的机械性能。 (2) 应使各道次都具有适当的安全系数, 以保证控制过程连续稳定进行。 (3) 充分利用拉制材料的塑性, 选择较高的变形量, 以减少拉制的道次数,减少模具、 辅助时间和电能消耗。 (4) 对于多模拉线机, 应根据拉线 单模拉线机圆单线配模 单模拉线机目 前在各厂实际应用已很少了 , 但其配模方法是各种拉线机配模的基础, 同时又是设计拉线机时必须掌握的。 单模拉线机配模, 主要是根据坯料和成品线径, 计算拉制道次数和模孔孔径。 一般情况下, 各道次延伸系数按表 2-1 选取。 表 2-1 道次延伸系数的选择 线 径 (mm) 各道次延伸系数的选择 铜 铝 ≧1.0 1.3~1. 55 1.20~1. 50 0.1~1. 0 1.20~1. 35 1.10~1. 20 0.01~0. 1 1.10~1. 25 各道次延伸系数的分布规律一般是第一道低一些。 这是因为线坯的接头强度较低, 线坯弯曲不直, 表面粗糙, 粗细不均等因素的影响, 所以安全系数要大些。一般铜、 铝杆第一道拉伸时的延伸系数可在 1.40~1. 60 之间, 用拉伸过的半制品作线坯时, 第一道延伸系数可在 1. 30~1. 40 之间。 第二、 第三道延伸系数可取大一些, 因经过第一道拉伸后, 各种影响安全系数的因素大大下降, 同时金属的变 形硬化程度也很小, 这时可充分利用金属的塑性。 在以后各道次中, 延伸系数逐道递减, 这是因为随着变形硬化程度增加和线径的减小, 金属塑性下降, 其内部缺陷和外界条件对安全系数的影响也逐渐增大。 拉伸配模的计算步骤: (1)确定拉伸道次 K。 拉伸道次计算有平均延伸系数和顺次递减延伸系数两种。 ①道次延伸系数相同的拉伸道次计算: K=㏒ us/㏒ u 式中 K- 拉伸道次; ㏒ us- 总延伸系数的对数; ㏒ u- 平均延伸系数的对数; ②道次延伸系数顺次递减的拉伸道次计算: K=㏒ us/(C-B ㏒ us) 式中 C、 B 与被拉伸线材尺寸有关的系数, 具体数据见表 2-2. 表 2-2 确定拉伸道次的 C 和 B 的值 被拉伸的铝线直径(mm) B 的值 C 的值 4. 50 以上 4. 49~1. 00 0. 99~0. 40 0. 39~0. 20 0. 19~0. 10 0. 09~0. 05 0. 04~0. 03 0. 02~0. 01 0. 03 0. 03 0. 02 0. 01 0. 01 0. 00 0. 00 0. 00 0. 18 0. 16 0. 12 0. 11 0. 10 0. 09 0. 08 0. 07 (2) 根据拉线机各鼓轮速比计算总速比 T: T=VK/V1=T1 T2TK-1 TK 式中 T- 总速比; VK- 第 K 道鼓轮圆周上线 道鼓轮圆周上线TK- 相邻两绞轮的速比。 (3) 计算总的相对前滑系数 t=(us/u1) / T 式中 u1- 第一道的延伸系数 (4) 计算平均前滑系数 t: t= t-2(K-1) 根据 t 值的大小, 按照各道延伸系数分配原则分配 t1tK 的值, 并计算 u1uk 的值。 分配结果应满足: ① t1tK 的乘积= t ② u1uk 的乘积= us (5) 根据的值, 从成品直径开始, 逐渐往前计算各道次线 以上配模计算结果, 进行尾数调整, 上机试用, 如拉线过程正常, 质量合格,则可定为正式生产工艺。 2. 2 多模拉线机圆单线配模 除能在很宽的范围内调整拉线轮速度和速比的不带滑动连续式拉线机仍可按单模拉线机那样计算外, 滑动式和积蓄式拉线机都必须按拉线轮速比确定延伸系数平均值及各道延伸系数, 所以其配模计算程序不同于单模拉线机的地方是: 先根据拉线速比决定相对前滑系数, 然后再由下式计算延伸系数。 un=tn rn n=2 3 4k 在拉制工艺中, 相对前滑系数取值有很大差异。 低滑动率拉线机, 除倒数第二道有较大数值外, 其余各道值都很小, 可取相同值。 第一道轮无速比, 亦无相对前滑问题, 仍须按坯料情况事先选择。 大滑动率拉线机, 在速比为递减规律分布时, 相对前滑系数可取相同值; 在速比为相同值时, 各道相对前滑系数应取逐道递减规律分布, 以使各道延伸系数按递减规律分布。 考虑到倒数第二轮没有后级滑动影响, 故为满足正常拉制, 其上应有足够的滑动, 所以 tK 以不小于 1. 04为宜。 相对前滑系数的等比递减数列为: tabk-2, tabk-3, , tab 由数列运算得: u 总=tak-1b0. 5(k-1) (k-2) 式中 ta=tK, 选定之; 根据我国现行工艺, 滑动式拉线机的相对前滑系数取值为 1. 015~1. 08(有时达 1. 10) 之间, 积蓄式拉线 之间。 应当指出: ①由于库存模具规格有限, 模具又有偏差, 所以过分精细计算于实际意义不大。 相反, 凭工作经验分配相对前滑系数, 可使配模工作简化。 ②相对前滑系数的递减分布仅于充分利用金属塑性有利, 而于拉线过程对相对前滑系数的要求是背逆而驰的。 较好的办法是在拉线机的设计中采用递减速比, 相对前 滑系数可采用相同值。 多模连续式拉线机遵循秒体积不变条件, 即: B1S1=B2S2==BnSn==BKSK, 并且 BK=VK, 所以 Bn=VkSk/Sn 按上式算出各道线材速度后, 可计算绝对滑动、 相对滑动率。 以上配模计算结果, 进行尾数调整, 上机试用, 如拉线过程正常, 质量合格,则可定为正式生产工艺。 第 3 章 拉线的润滑 在金属拉伸过程中, 由于线材和模壁发生摩擦, 产生急剧的摩擦热, 使被拉伸金属有可能与拉线模孔壁发生粘着现象, 从而破坏了 拉伸过程, 造成拉伸力急剧增加, 轻则使线材表面起槽, 线径缩小, 重则使线材拉断。 为此必须在被拉伸金属和模孔间注入必要的冷却润滑液, 避免此类现象发生。 3.1 润滑剂的作用 润滑剂在拉伸过程中有三方面的作用。 3.1.1 润滑作用 在变形金属和模孔间, 保持一层润滑膜, 避免模具与金属直接接触及粘结,降低摩擦系数减少摩擦, 使金属沿受力方向均匀变形, 并可增加金属的变形程度,减少能量消耗和加工道数, 延长模具使用寿命。 3.1.2 冷却作用 使用适当的润滑液, 可以使由于金属变形产生的热量迅速传导出去, 降低金属线材与模孔的温度, 防止线材温度过高发生氧化变色现象。 3.1.3 清洗作用 金属在拉伸过程中, 不断产生细微的金属粉尘, 润滑液有不断冲洗模孔, 清除金属粉尘的作用。 3.2 润滑剂对拉线的影响 润滑剂对拉线 浓度 润滑效果与润滑剂的浓度有密切关系。 润滑剂浓度增大, 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。 拉制各种线径金属线材, 应根据工艺要求配制各种相应的润滑剂浓度。 浓度大, 润滑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润滑剂冲洗带走, 金属屑将悬浮在润滑剂中, 不易沉淀, 将影响润滑效果及拉伸后线 温度 润滑剂的温度对拉伸有较大影响。 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, 也会影响油脂润滑膜的强度, 润滑效果下降。 温度过低, 粘度上升, 不利于拉伸。 因此拉线时润滑液应控制在一定的温度, 对于铝应为 35℃之间。 3. 2. 3 清洁度 润滑剂应保持洁净, 如在润滑剂中混入酸类物质, 会造成润滑剂分层, 失去润滑效果, 不利于拉伸。 含碱量增加, 拉伸后的金属线材表面残留的润滑剂对金属线材有腐蚀的危害, 影响使用寿命。 润滑剂中杂质增加, 会影响润滑系统的畅通, 造成润滑剂供应量不足, 影响润滑冷却效果。 3. 3 润滑剂的种类和质量要求 3. 3. 1 常用润滑剂的种类、 成分 常用的润滑剂有固态润滑剂、 半固态润滑脂、 液态矿物润滑油、 动植物油、乳化液润滑剂等。 常用润滑剂的成分, 应用范围如表 21 所示。 3-1 常见润滑剂性能及应用范围 组成状态 常用成分 优点 缺点 应用范围 乳液状 合成润滑油+消泡剂+乳化剂+水 润滑性能好, 制品表面光洁 价格较贵 铜线拉伸 肥皂+机油+水 比较经济, 使用方便, 冷却性能好 润滑性能较差 半液体状 38-62﹟ 汽缸油,可加入表面活性物质 润滑性能好 冷却差, 脏 铝线 拉线用润滑剂应具备的性能 (1) 粘附性好, 应能有效粘附在被加工金属的表面; (2) 能承受高压, 热稳定性好; (3) 没有腐蚀性; (4) 加工之后易除去; (5) 没有刺激性的气味, 对人体健康无害; (6) 作为润滑冷却液使用时, 冷却效果好; (7) 资源丰富, 保证供给。 3. 3. 2. 2 润滑剂的质量要求 (1) WD-1 合成润滑剂质量见表 2-2 要求。 (2) 磺化蓖麻油(太古油) ①磺化蓖麻油的油脂含量﹥ 40%, 碱含量﹤ 4mgNaOH/100g。 ②应具有良好的水溶性, 能以任何比例与水混合成乳化液, 不得有分层现象产生。 ③应为半透明稠状液体。 ④油内不允许有过量的残碱存在, 但允许有不大于 4mg/100g 的碱存在。 ⑤油内不允许有任何固体物质或其它悬浮物混入。 表 2-2 WD-1 合成润滑剂质量指标 序号 项目 指标 1 2 3 4 5 6 7 外观(15~35℃) 水份(%) 不大于 运动粘度(50℃)(mm2/s) 凝固点 不大于 腐蚀(铝棒) 552 ℃4 小时 5%乳化液 pH 值 5%乳化液稳定性 分油 (15 ~35 , 1h) 析皂量, % 半透明均匀流体 2 4 ×10-5 ~7 ×10-5 -5℃ 合格 7. 5 ~8. 5 无 ≦ 2. 0 3. 4 拉线润滑的方法 拉线润滑的方法有很多种, 常见的有三种。 3. 4. 1 单个模槽分散润滑 主要用于一次拉线机或非滑动积蓄式多次拉线机。 润滑剂可用固态粉末、 半固态膏状或液体。 为了 冷却线模和润滑剂, 模槽壁做成空心的, 通入冷却水, 将拉线时产生的热量带走。 这种润滑方式, 是靠线材经过润滑剂时, 润滑剂附着在线材表面, 随线材运动将润滑剂带入模孔, 达到润滑目 的。 由于模槽是敞开的, 容易弄脏设备和场地, 但可直接观察润滑剂的润滑情况, 便于调整。 3. 4. 2 浸入式润滑 浸入式润滑时采用乳液状和液体油状的润滑剂, 适用于滑动式连续拉丝机。 润滑剂是盛注在拉线机专设的槽内, 鼓轮、 线段和线模浸入润滑剂中。 这种方式不要求有复杂的系统, 却能保证线模、 线材、 鼓轮连续润滑和冷却, 作用可靠。但是由于润滑剂不停地运动, 使拉线生成的金属屑没有沉淀的可能, 并不断被带进线模和鼓轮上, 影响模具和鼓轮寿命, 但可在其中装置冷却水管, 以利散热。 3. 4. 3 循环式润滑系统 在滑动式连续拉线机上拉线, 希望润滑剂有固定的成分和保持一定的温度,而循环式润滑系统可以满足这一要求。 这种系统可以单台设备使用, 也可以数台设备集中使用。 这种系统由润滑剂存池(箱)、 泵、 进出水管路、 冷却和加热装置、沉淀或过滤装置等几部分组成。 循环使用或润滑须适时补充润滑剂, 并定期进行成分检验分析。 对储存池底的金属屑和其它沉淀物要定期清理, 保证润滑剂的清洁度。 3.5 常见问题分析 3.5.1 断线 当断线发生时, 原因可能是多方面的, 据断口形状分析, 一般可分两类, 一类是由于铝材料在铸轧时产生的缺陷造成, 二是在拉丝工序中的各种因素所造成,其中与润滑油相关的原因主要是润滑性不足。 润滑性取决于润滑油配方及乳化液使用状况(包括: 浓度、 乳化均匀性、 乳化稳定性、 组分含量等等)。 3.5.2 氧化 氧气可以很容易侵蚀铝, 形成化合物, 这些反应发生的原因, 可能有以下几方面: (1) 厌氧菌; (2) 退火后在铝线上有一定的湿度存在; (3) 退火过程中有氧气存在。 为避免此现象发生, 拉丝用乳化液必须本身要含有抗氧化剂, 以便防止铝线全部或部分氧化。 防护措施在最后退火过程中, 将最为有效。 3.5.3 泡沫 一般新系统在调试阶段, 终是存在着暂时起泡的现象, 即使是设计尺寸合适的系统, 而且使用了 去离子水也还会增加产生泡沫可能性。 泡沫一般可能会维持 几小时甚至几天, 但较易于控制, 并可达到稳定状态, 偶然产生的泡沫常常由于意外因紊造成。 使用清洗剂清洗机器也会引起泡沫。 产生泡沫的原因是空气混入乳化液造成。 因此, 防止空气混入, 应采取以下措施: (1)限制搅动; (2)控制管路末端的溢流; (3)保持液面高度, 避免泵吸入口进入空气; (4)避免液槽设计尺寸过小, 系统大小要合适; (5)检查泵的功能及密封状况; (6)检查循环系统温度。 3. 5. 4 细菌 水是细菌的载体, 它们在一个合适的环境中生长非常快, 乳化剂及一些天然的其他成份构成了 这样的环境。 细菌可以侵蚀乳化剂, 使之变成酸性成分, 引起pH 值下降。 细菌生长会引起乳化液不稳定, 有时导致破乳, 并伴有特殊的臭味,影响到铝线表面质量及降低乳化液润滑性。 基于上述原因, 建议监控细菌的生长情况。 当细菌生长较多时, 必须用杀菌剂加以控制。 最好的预防措施是向液体中充气, 通常是采用循环空气通入乳化液, 使厌氧菌停止生长, 厌氧菌对系统最为危险。 3.6 润滑剂的使用与维护 3.6.1 选择合适的产品及其正确使用 首先应根据工艺要求选择合适的润滑剂。 每种牌号的产品其配方设计特点不同, 在平衡综合特性的前提下, 对某方面特性会有所侧重。 选择的原则一般考虑工艺和油品两主面, 即工艺上考虑: 拉丝机型、 供液系统、 线种类、 线径、 表面状况要求; 油品特性上考虑: 润滑性、 抗氧性、 清洁性、 使用浓度、 寿命、 乳化稳定性、 使用成本等。 由于乳化液是一种所谓的“不稳定体系”, 掌握正确使用方法很重要。 使用中特别注意以下几个方面: (1) 系统清洗 拉丝机及其集中供液系统的净化完全可以通过使用适当的清洗剂来实现, 特别是要注意清除附在糟壁上的生物膜。 如果系统很脏或已被生物菌污染, 推荐使用碱性预处理。 碱性加入会出现泡沫, 因此应分至二至三个步 骤添加。 (2) 配液用水 最好使用软水或去离子水配液。 由于乳化液的组成大部分是水, 水中的硬质成分会与拉丝油中的乳化剂发生化学反应, 乳化剂的数量减少,使油水分离。 因此水的硬度对乳化液的稳定性影响很大。 而且反应生成的盐会附着铜线表面, 影响后续加工, 所以, 配制用于拉细丝或漆包用线的乳化液时, 则必须使用去离子水。 水中氯含量如超过 10010-6, 则不应使用, 因氯有较强的腐蚀性。 控制新鲜水中的细菌含量也不容忽视, 应确保无细菌带入系统。 微生物含量在 102/ml 足以污染乳化液, 配液用水的电导率应低于 800 S/cm。 (3) 工作温度 控制使用温度的原因, 一是控制水蒸发, 避免硬度累积升高生成固体盐; 二是保证润滑性, 温度太低润滑性下降。 集中供液系统通常应使用冷热交换器。 建议使用温度 350℃~450℃之间。 3.6.2 维护和管理 润滑剂的一些特性对使用效果极重要, 基于此原因建议定期监控以下指标:浓度; pH 值; 电导率; 生物控制。 具体控制数据范围与润滑剂产品有关, 以下涉及的数据为相关维护推荐值, 仅供参考。 (1) 浓度 使用浓度根据操作类型和油品特性确定, 需要定期检查(每天最好), 维持该浓度值。 浓度有两种检测方法; 折光仪测定法(简便近似)、 乳化液分离法。 (2) pH 值 pH 值控制范围: 8~9。 因润滑剂直接与空气接触, 空气中含有氧气、 CO2, 使润滑剂由于氧化过程而酸化, pH 值自然会下降。 有细菌产生,pH 也会下降。 如果 PH 值过低, 乳化液会变得不稳定、 破乳, 甚至有拉丝模磨损断线等问题发生。 通常由于 O2、 CO2 造成的 pH 值下降可由不断添加新液来补偿,在 pH 值下降原因不确定时, 可用 pH 值调节剂来调整。 (3) 电导率 润滑剂不可能永久维持不变。 随着液糟内润滑剂的碳酸化, 水分蒸发, 在铝线上残留盐分, 以及添加硬水润滑剂中盐含量会随时间增多, 仅由于蒸发损失造成盐含量增加也使电导率提高。 润滑剂的不稳定性与含盐量有关,因此通过测定电导率, 可确定其使用状况, 决定是否应该换液。 (4) 生物控制 润滑剂的生物平衡必须控制, 可延长润滑剂的使用寿命。 除了 总细菌含量以外, 还应当找出乳化液是否含有厌氧脱硫菌, 它们会附着在铝线上, 同时, 控制真菌、 霉菌和酵母菌也非常重要, 这些菌类可能由空气、 水、 系统残留物及意外污染源, 带进系统。 真菌、 酵母菌及霉菌会阻塞管路, 因而 成拉丝断线, 拉丝模、 导轮磨损, 机器污染。 生物菌类或含量测定可由一般的 测菌片快速测出: 1) 总细菌含量; 2) 脱硫细菌; 3) 线) 酵母菌及霉菌。根据检测结果, 如菌污染严重, 应马上采取措施, 使用特定杀菌剂。 3.6.3 废液的处理 为了 要消除拉线润滑液对环境的污染, 使废液达到排放标准时才排放, 确保环境卫生。 为此应采用适当的方法处理, 使废液中的含油量由每升数万毫升降至几十毫升或以下, 才能正常排放。 以 CWD 铜拉丝油为例, 废液的处理主要包括破乳及水质净化。 破乳时采用聚沉法将油水两相分离, 其具体处理方法是: 先将废乳化液的 PH 值调到 8~9, 加入废液量 2~5%氯化钠, 经搅拌溶化, 两小时后, 再加入 1~3%废液量的硫酸钾铝,稍加搅拌, 静置 24 小时, 待其凝聚分层后把上部分离物放出可作燃料, 下部的废水含油量在每升 100mg 以下, 可直接排放。 若废乳化液含油按 10%计算, 处理一吨废液, 可得废油 100 公斤。 第 4 章 退火工艺 4.1 退火原理 退火又叫软化、 韧炼, 是对经冷加工变形产生硬化的金属材料采用热处理的加工方式, 使线材消除硬化、 恢复塑性、 保持良好的电气和机械性能的工艺过程。 4.1.1 加工硬化和退火 金属塑性变形的重要特点之一是加工硬化。 随着冷加工变形程度的增加, 变形抗力的所有指标, 如屈服极限、 强度极限和硬度都增大, 而塑性指标, 如延伸率、 断面减缩率都减少, 同时还使电阻增大, 抗腐蚀性和导热性下降。 金属在塑性变形过程中产生这些机械性能和物理化学性能变化的现象称为加工硬化。 在拉线机后紧接退火装置, 便可一次从线材制成软单线, 称为连续退火采用拉线连续退火, 不但简化了 工序, 一次制成软单线, 而且减少了 原工艺在拉线后、退火前的绕线、 放线、 对线材的反复弯曲、 搬运、 碰伤, 因而提高了 产品质量,节约了生产场地的用电。 退火的目 的在于: ①改善或消除钢铁在铸造、 锻压、 轧制和焊接过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力, 防止工件变形、 开裂。 ②软化工件以便进行切削加工。 ③细化晶粒, 改善组织以提高工件的机械性能。 ④为最终热处理( 淬火、 回火) 作好组织准备。 4. 1. 2 金属退火的基本原理 金属经过冷加工塑性变形后, 因其内 部晶粒破碎, 晶格畸变和存在 铜线表面发黑的原因残余内应力, 因而是不稳定的, 它有向稳定状态变化的自发趋向。 但在室温下, 原子的扩散能力很弱。 变化过程很难进行。 将冷变形的金属进行加热, 使原子的动能增加, 促使其发生变化, 这就是金属热处理退火的目的。 金属退火有下列三个阶段。 (1) 回复阶段。 金属经塑性变形后, 将有少部分变形能储存于金属之中, 使金属内能增加, 处于热力学不稳定状态, 有向稳定状态转变的趋势。 在增加温度时, 由于原子动能增加, 将产生恢复过程, 降低内能。 回复的温度一般在 0. 3T 熔。 在较低温度下的回复过程, 主要是点缺陷的运动和点缺陷的结合, 以及偏离平衡位置的原子借助增加的动能恢复到平衡状态。 金属的物理性能逐渐恢复(如电阻率下降) , 内应力消除。 在较高温度下回复, 将使得原来在变形晶粒中杂乱分散的位错逐渐集中, 相互结合和按照某种规律排列起来, 在变形晶粒内部形成了许多位向差很小, 彼此间以亚晶界分开的亚晶粒,这种结构称回复亚晶, 这一过程称为多边化。 由于位错组态变化和位错密度降低,所以除上述的物理性能恢复和内应力消除外, 某些力学性能也会有不同程度的恢复。 (2) 再结晶阶段。 冷变形金属加热至较高温度时, 将形成一些位向与变形晶粒不同, 内部缺欠较少的等轴晶粒, 这些晶粒不断向周围的变形晶粒中扩展长大,直到新晶粒完全取代了变形组织为止。 这一过程称金属的再结晶。 再结晶后的金属, 其强度、 硬度显著下降, 塑性、 韧性提高, 内应力完全消除, 金属又回到了变形前的状态。 金属再结晶是通过成核和长大过程完成的。 产生再结晶的条件是, 被变形金属温度增加, 使原子的能量达到足以使其从新排列和强烈交换位置的程度。 在变形的金属中没有畸变的晶格微元格架(个别镶嵌块、 滑移面上或晶界上的晶粒碎屑) 就转变成了新晶粒的晶核, 与新晶核相邻的原子以晶格常数为距离接踵排列。晶核与基体间界面不断向周围变形晶粒内部扩展, 直到变形组织完全消失, 新晶粒全部取代已变形旧晶粒为止。 新晶粒和旧晶粒相比具有完全相同的晶格型式和晶格常数, 只是消除了加工硬化产生的组织和结构上的变化。 因此, 再结晶金属具有变形前完全相同的性能。 (3) 聚集再结晶。 再结晶完成后, 再结晶生成的晶粒虽是无畸变晶粒, 但相邻晶粒尚未完全平衡, 如继续升高温度或在高温下长时间保温, 未稳定晶界将迁移, 一些晶粒将吞并相邻晶粒长大。 在一般情况下, 晶粒长大是逐步进行的, 称正常长大。 但有时在加热温度较高或保温时间较长, 少数晶粒会吞并周围许多晶粒而急剧长大, 形成粗大的晶粒, 这种现象称聚集再结晶。 这是由于晶界处存在 着弥散细小的杂质粒子或其它机构阻碍着晶粒的长大, 当温度升高或延长保温时间时, 使弥散的质点溶解, 阻止晶粒长大的因素消失, 金达莱突然长大。 晶粒粗大使金属的强度, 特别是塑性和冲击韧性降低, 生产中是应当避免的。 4. 1. 3 退火参数的选择 退火温度和时间一般由经验来确定, 但它们应符合下面一些原则。 4. 1. 3. 1 退火温度 退火温度要高于完全再结晶温度, 但低于晶粒过分长大的温度。 如果退火温度低于完全再结晶温度, 但高于再结晶温度, 那线内就会存在局部组织没有再结晶的“夹生” 现象。 如果温度达到和超过晶粒过分长大的温度, 晶粒过分粗大,将降低制品的性能, 甚至会出现废品。 金属完全再结晶温度与金属中杂质含量、预先变形程度、 加热时间、 金属热传导条件、 加热速度等因素有关, 往往退火温度比再结晶温度高 200℃或更高, 即: T 退≧(0. 35~0. 4) t 熔+(150~200) ℃ 式中 T 退- 以绝对温度表示大的退火温度。 4. 1. 3. 1 退火时间 在保证内外部铜线都充分获得完全再结晶的条件下, 尽量取时间的下限, 以提高生产效率, 用惰性气体代替真空和采用热风循环等措施可以缩短退火时间。 4. 2 退火的方式 铝线的退火一般采用接触法连续退火。 目 前常见的间歇式有罐式炉、 钟罩式炉;连续式有气体保护炉、 水封炉和接触式电阻连续退火等。 4. 2. 1 罐式退火炉 工艺流程是: 装料抽真空充气加热保温出炉冷却出料。 加热温度及加热时间见表 4-1 所示。 表 4-1 罐式炉温度及加热时间 形式 线径(mm) 温度(℃) 加热时间(h) 成盘铝线10 4~4. 5 4. 5~5. 5 1. 0~2. 0 43010 4. 5~5 圆铝线10 43010 43010 5~5. 5 5. 5~6 6 4. 2. 2 钟罩式退火炉 工艺流程是: 装料抽真空加热保温出炉冷却出料。 加热温度及加热时间见表 4-2 所示。 表 4-2 钟罩式退火炉温度规范 铝线线径 (mm) 温度(℃) 保温时间 (min) 上部 下部 0. 8 300~310 300~310 300~320 300~320 110 120 0. 8~1. 0 340~350 340~350 350~360 350~360 110 120 4. 2. 3 水封式退火炉 为使铝线退火时易氧化, 在刚开始生产时的第一、 第二班内, 进行预热, 并通入水蒸气, 排除炉膛内空气, 创造无氧环境。 出口水封槽的水温应在 60℃左右。铜线在炉膛内行进时间约四十分钟。 线 水封退火炉线径及温度 线径(mm) 温度(℃) 线径(mm) 温度(℃) 0. 1~0. 12 0. 13~0. 20 0. 21~0. 29 0. 30~0. 38 0. 39~0. 44 345~360 380~390 440~450 460~470 490~500 0. 45~0. 58 0. 59~0. 74 0. 75~1. 00 1. 01~1. 99 2. 00 及以上 560~570 570~580 590~600 630~640 660~690 第 5 章 拉丝工艺的问题分析 5.1 拉丝过程中的断线现象 线的拉制过程中最常见的问题就是断线。 电工线坏在拉制生产过程中会出现以下几种典型特征: 中心断裂、 夹杂断裂、 张力断裂、 剪切断裂和撕开断裂, 在以下几节中分别介绍这几中典型断裂的特征和预防措施。 5.1.1 中心断裂的特征和预防措施 5.1.1.1 中心断裂的特征 中心断裂是在断线的锥形面上显示出一个集中于线材中心的锥形体, 而在断线的另一面(杯形面) 相对应地显示出一个中心空洞。 杯锥断裂主要是由于在线材纵切面上可以看到的中心破裂缺陷而引起的。 5.1.1.2 中心断裂的原因 中心断裂的原因可能是有害的拉制条件, 如拉丝模润滑不良、 拉丝过程中润滑不足、 拉丝模几何形状不恰当等。 5.1.1.3 中心断裂的预防措施 有效预防和减少中心断裂可以从以下几个方面着手: (1) 确保正确的拉制条件, 如正确的拉丝模几何尺寸和良好的拉丝润滑条件等; (2) 按照铸造工艺技术要求确保正确的铸坯冷却条件, 避免因冷却不当而造氧化铝分布不均; (3) 定期检查卷轴器、 拉丝鼓轮等磨损情况, 根据工艺要求及时进行保养和更换。 5.1.2 夹杂断裂的特征和预防措施 夹杂断裂分为外部夹杂和内部夹杂。 5.1.2.1 外部夹杂的特征 所谓外部夹杂是指在轧制或者在拉丝生产过程中进入到线材中的夹杂物。 这种形式的断裂其最典型的特征就是在纵向裂口结合处呈现出的 V 字形的几何形状。 在很多情况下, 在这种裂缝出还可以发现其他的夹杂物。 依靠能镨分析测定其化学成分是判定夹杂物来源的一种方法, 夹杂物可能来自大拉机的拉丝鼓轮、 轧辊、 导向轮或乳化液中的颗粒。 5.1.2.2 内部夹杂的特征 内部夹杂一般位于线坯的中心部位, 大多数情况下夹杂物的化学成分与耐材料料的硅酸盐很相似, 如 Al2O3和 SiO2, 而这些颗粒主要来源于铸造过程。 5. 1. 2. 3 夹杂断裂的预防措施 预防和减少夹杂断裂主要有以下几方面的措施: (1) 在铸造和轧制过程中避免有磁性夹杂物(主要来自于塞棒、 导向轮、 轧辊、 导向器以及其它与铸坯接触的金属物质等) 进入到铸坯或铜线) 避免炉子、 溜槽、 中间包等的耐火材料脱落进入到铝液中而形成非磁性的内部夹杂物; (3) 在浇铸过程中浇管口的氧化铝粒子不得进入到铝液中形成氧化物夹杂; (4) 在清理浇管口的氧化了 铝粒子过程中, 不应使用铝丝/铁丝等物质, 以免进入到熔池中而形成夹杂物; (5) 避免铸坯修整系统的铣棱屑和轧机中的铜粉轧到铜线坯内部, 或由于孔型不正确而产生的“耳子” 轧到线) 拉丝乳化液中的金属粒子和拉丝鼓轮磨损等产生的金属粒子, 这些外部夹杂在拉制过程中应避免出现。 5. 1. 3 张力断裂的特征和预防措施 5. 1. 3. 1 张力断裂的特征 张力断裂的显著特征是在颈缩点处有一个对称的断面收缩。 如果线材的抗拉强度低于拉制生产时的实际应力, 就会产生这种断裂。 其原因可能...