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)醯取?/span>

電線電纜拉絲工藝詳解

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?/span>

1.1 拉絲工藝的基本原理

1.1.1 拉制的特點

對金屬線材施加拉力，使之通過模孔，以獲得與?？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。

1.1.2 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。

1. 提高制桿的質(zhì)量

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，并輔以先進的管理方式。

2. 重視拉線的輔助系統(tǒng)

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、控溫和細菌性腐??；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。

3. 要把住拉線坯料的進廠檢驗和中間檢驗

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。

1.2 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。

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(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。

1.3 幾種常見的斷線的問題與分析

1.3.1 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45°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。

不過有人指出在模孔形狀合適時也會出現(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：

1. 氣孔的形成；

2. 氣孔聚集形成顯微裂縫；

3. 顯微裂縫增加以至斷線。

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。裂紋在線材中的擴展，從外表面看成45°角。

內(nèi)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(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，但對促進新氣孔的產(chǎn)生及增長足足有余，這種慢慢擴展的內(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。

1.3.2 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(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45°角，且無截面收縮，這是線材的脆性所致。

進線不直?？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大。這種沿拉伸方向現(xiàn)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(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、出口區(qū)角度也不合理。另外，因線模安置偏斜而使進線不直或被拉線材彎曲也會引起三角口。尖角狀表面缺陷是由于拉線模導(dǎo)向裝置不夠長，?？字行木€與拉線中心線不重合所致，當(dāng)導(dǎo)向裝置往返運動時，線材震動加劇，引起線材斷裂。因而，三角口并不是在整根線材上都有，而只是存在于某一個階段。因此，改變銅氧化物的分布，可以避免此缺陷。

第二種解決此問題的方法，就是對配模及模孔形狀進行檢測與修正。在拉制銅線時，根據(jù)線材的直徑不同，線模的錐角為16°～20°，而定徑區(qū)長度為?？字睆降?.2～0.3倍。還有在線模出口處設(shè)一導(dǎo)向裝置，這樣，便使線材與線模同心，從而避免了線材的振動。

第三種解決的方法是，提高潤滑效果，控制黏附—滑動性能，因為黏附—滑動將會造成局部應(yīng)力劇烈增加。在線材全部遭到破壞之前，仔細觀察每一生產(chǎn)階段的線材表面質(zhì)量，這對于識別三角口標(biāo)志是極為重要的。

1.3.3 雜質(zhì)引起的斷線

雜質(zhì)通常嵌入斷裂面，線材的截面收縮是隨雜質(zhì)的直徑與位置而定。但在裂面找不到雜質(zhì)的主體部分。

積聚外來雜質(zhì)的斷裂面，顯示它具有表面粗糙的氣孔特性。在電子掃描顯微鏡下可以看到這種顯微裂縫，這是在線模工作區(qū)變形期間，由各種拉制及其它物流所產(chǎn)生的雜質(zhì)形成的。一定的材料缺陷可明顯引起線材尺寸縮小，但是與截面相比，雜質(zhì)顆粒顯得微乎其微。由單個或多個相互聯(lián)系的雜質(zhì)顆粒造成的結(jié)構(gòu)損傷，引起了斷線。雜質(zhì)斷線情況下，斷口直徑取決于雜質(zhì)的種類、大小及分布情況，并與線徑、材料的機械性能、雜質(zhì)在線材中的位置及變形參數(shù)有關(guān)。

雜質(zhì)缺陷永遠改變不了它在線材中的相對位置。線材中的雜質(zhì)來源于鑄造，而線材表面的雜質(zhì)來源于軋制。在鑄造前銅液被污染，在銅液澆鑄冷凝時，外來雜質(zhì)就進入鑄錠里。雜質(zhì)也可能在冷凝之后進入線材里，這包括軋制時磨損的金屬微粒可能壓入線材表面；運輸、存放及加工不當(dāng)，也能引起雜質(zhì)進入線材。雜質(zhì)的另一種來源，便是過濾不良的潤滑液或磨損的拉線輪；如果拉線輪的材質(zhì)用陶瓷代替，則在進一步的拉線過程中，二氧化硅或氧化鋁粒子就會脫落。

避免雜質(zhì)斷線的重要措施是，改進工序控制，加強生產(chǎn)管理。拆除熔爐或放液槽中已松動的耐火材料，或用浮選法分離溶液中的一定成分。由于絕大多數(shù)雜質(zhì)都黏附在線材表面，故對線材表面進行機械修整可以在一定程度上避免斷線。

1.3.4 宏觀氣孔引起的斷線

由宏觀氣孔引起的斷裂點，呈漏斗狀溝槽。其空隙內(nèi)壁無污物且光滑，此處在拉制過程中無拉應(yīng)力。當(dāng)線材中環(huán)繞“杯”的那一部分一直延伸到線材表面并產(chǎn)生塑性變形，就會導(dǎo)致斷裂。將兩個斷裂的線端并在一起時，兩者不能縫合，中間有空隙。

這種造成斷裂的氣孔，可在線材內(nèi)部找到。它通常是在鑄造時形成的，要么是剩余氣體進入溶液，要么是金屬在凝固時收縮。線材中的氣孔可達數(shù)毫米，所形成的空隙則是微孔裂縫的起點，并在進一步變形過程中引起的斷裂。為避免宏觀氣孔，應(yīng)在鑄造時防止剩余氣體進入，或在凝固階段的早期對金屬進行充分的冷卻。

1.3.5 毛刺引起的斷線

毛刺斷裂是指折痕所引起的斷裂，它類似于表面裂縫。裂縫幾乎與線材圓周平行，在大多數(shù)情況下表現(xiàn)為表面氧化物，這是在先前熱軋時材料氧化所形成的。這種截面收縮引起的斷裂與縮徑斷裂相似。

在一般情況下，由于在軋制中形成是未還原銅氧化層的緣故，毛刺脫離了主體。在進一步變形過程中，氧化物阻礙了毛刺與線材的連接，因而導(dǎo)致脆裂。脆裂的一端引起雜質(zhì)脫落，形成的孔眼在拉線時變細，直到線材斷裂。

毛刺斷裂可能是由鑄錠表面缺陷、折痕以及表面裂縫所引起的；另一個重要的原因是鑄錠有缺陷，由于冷卻太慢而形成柱狀晶，柱狀晶在第一道次軋制時引起裂縫，而在繼續(xù)軋制時又被壓合。

氧化問題大多歸因于軋制設(shè)備所造成的缺陷。如有剩余氧化物，應(yīng)從以下幾個方面找原因：

1. 拉線鼓輪不光滑；

2. 配模不合理；

3. 拉線模光滑，?？仔螤畈徽_，工作區(qū)角度過小或者沒有。 毛刺斷線的避免措施毛刺斷線是可以避免的，欲使鑄錠無毛刺和表面裂縫，線材上不黏附雜質(zhì)與外來物，應(yīng)調(diào)整軋機上的導(dǎo)線裝置，檢查異常磨損現(xiàn)象，更換已損的導(dǎo)向機構(gòu)。對于造成毛刺斷裂原因之一的柱狀晶，要根據(jù)顯微照 片加以證實。

1.3.6 焊縫所引起的斷線

從外表形象來看，焊縫斷裂很象一張魚嘴。這通常與脆性有關(guān)，斷裂表面顯的粗糙，呈粒狀，焊接不佳的突出標(biāo)志就是空隙很大，在拉線過程中因接頭不牢而斷線。

焊縫斷裂的原因是相關(guān)設(shè)備有缺陷，如已損壞的剪切機對焊接接頭剪切不當(dāng)；焊絲燃燒不完全；焊接壓力與焊接電流調(diào)節(jié)不當(dāng)，因而引起熱性能不佳。當(dāng)在焊接過程中沒有將剩余氣體排除時，焊縫內(nèi)部便存在足夠的氧，在冷凝時氧氣就進入焊縫，并在焊件內(nèi)部形成氣孔。

對焊接設(shè)備的調(diào)整應(yīng)考慮到線徑，并對設(shè)備功能及網(wǎng)絡(luò)電壓進行控制，電壓將會引起焊接不良。如果采用以上措施無效，則應(yīng)檢查銅線接口是否含氧量過高或者分布不均。然后提高焊接電流或焊接壓力，使焊接接頭牢固可靠。

第2章 拉絲模的影響

拉線模是生產(chǎn)線材的重要工具，它是實現(xiàn)正常的連續(xù)拉伸，保證拉伸制品質(zhì)量的關(guān)鍵。要使拉線模達到最佳的使用壽命，獲得高質(zhì)量的拉伸制品，不僅取決于拉線模本身的材質(zhì)，還決定于模子的孔型設(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關(guān)鍵的作用。按材質(zhì)分類可分為鋼鐵模具, 金剛石模具, 硬質(zhì)合金模具, 金屬陶瓷模具；按結(jié)構(gòu)分整體模具, 組合模具.

2.1 拉線模的質(zhì)量對拉絲的影響

線材表面如果有氧化層、砂土或其他雜質(zhì)的粘附，這將會給拉線模的使用壽命帶來不利影響。因為當(dāng)線材通過?？讜r，硬、脆的氧化層會象磨料一樣使拉線模模孔很快磨損及擦傷線材表面。所以，已嚴重氧化的線材需要酸洗后再進行拉伸。在坯料堆放時，也要注意堆放場地的整潔，避免與砂土及其它雜質(zhì)接觸。

拉線模本身質(zhì)量是影響其使用壽命的一個重要因素。拉線模的質(zhì)量與模芯材料、孔型設(shè)計及加工工藝有關(guān)，改善模芯材質(zhì)，設(shè)計合理的孔型結(jié)構(gòu)及改進加工技術(shù)，均有利于提高模子的使用壽命和線材質(zhì)量。 銅線所使用的拉線模的模芯材料以硬質(zhì)合金、天然金剛石和人造聚晶金剛石為主。硬質(zhì)合金是硬度很高的碳化鎢和金屬鈷的粉末燒結(jié)體。它具有高的硬度、很好的耐磨性及較強的抗沖擊性，價格低廉，是一種極佳的拉線模制作材料，廣泛應(yīng)用于拉拔粗、中線材。通過改善硬質(zhì)合金成分和組織結(jié)構(gòu)，控制碳含量的波動值，細化碳化物的顆粒，可以提高材質(zhì)的性能。天然金剛石具有硬度高、耐磨性好的特點，拉制的線材表面光潔度很高。由于天然金剛石在結(jié)構(gòu)上具有各向異性，導(dǎo)致其硬度也呈各向異性，使?？椎哪p不均勻，制品不圓整。加之價格昂貴、稀少，一般用作表面質(zhì)量要求高的細線拉線?；虺善防€模。人造聚晶金剛石是無定向的多晶體。它具有硬度高，耐磨性好，抗沖擊能力強的優(yōu)點。在硬度上不存在各向異性，磨損均勻，模具使用壽命長，適用于高速拉制。由于聚晶模坯存在晶粒粗大、拋光性能差等質(zhì)量問題，目前聚晶模多數(shù)作過渡模，而不用作成品模。但隨著聚晶模內(nèi)在質(zhì)量和加工水平的提高，有取代昂貴的天然金剛石作

成品模使用的趨勢.

在相同材質(zhì)條件下采用不同的孔型設(shè)計，模子使用壽命相差甚遠。因此，改進孔型設(shè)計是提高模具使用壽命的一條重要途徑。拉絲模孔型一般分為曲線型和直線型。

從線材在拉線模內(nèi)變形均勻的角度分析，似乎曲線型較直線型好。這種孔型結(jié)構(gòu)按工作性質(zhì)可分為“入口區(qū)、壓縮區(qū)、定徑區(qū)、出口區(qū)”四個部分，各部交界處要求“倒棱”，圓滑過渡，把整個孔型研磨成一個很大的、具有不同曲率的弧面。這種孔型的模子在當(dāng)時的拉制速度條件下，還是可以適用的。隨著拉線速度的提高，拉線模的使用壽命就成了突出問題。

孔型應(yīng)具有以下幾個特點：

孔型各部分的縱剖面線都必須是平直的。平直的工作錐面拉力最小。 具各部位的交接部分必須明顯，這樣各部位可以充分發(fā)揮各自的作用，避免了過渡角對定徑區(qū)實際長度的減小。

延長入口區(qū)和工作區(qū)高度，使線材進入模孔工作錐的中間段，利用入口錐角和工作錐角上半部分形成的楔形區(qū)，建立“楔形效應(yīng)”，在線材表面形成更緊密牢固的潤滑膜，減少磨損，適合于高速拉線。

定徑區(qū)必須平直且長度合理。定徑區(qū)過長，拉線摩擦力增大，線材拉出?？缀笠滓鹂s徑或斷線；定徑區(qū)過短，難以獲得形狀穩(wěn)定、尺寸精確和表面質(zhì)量良好的線材，同時?？走€會很快磨損。

綜上所述，影響拉應(yīng)力的關(guān)鍵因素，還是在于聚晶模本身的質(zhì)量，它直接影響著線材拉制能否順利進行。

2.2 聚晶模拉線出現(xiàn)線徑不穩(wěn)定原因

聚晶模具有耐磨性能好，使用壽命長，價格便宜等優(yōu)點，在拉線生產(chǎn)中的應(yīng)用正在不斷的擴大。但是大多數(shù)聚晶模不能做成品模的原因，

主要是被拉制的線材線徑會出現(xiàn)時大時小，線徑難易控制。

在線材的拉伸過程中，影響模具使用壽命的工藝條件主要有：反拉力P 的作用、道次壓縮率 、潤滑劑及線材的表面質(zhì)量。

影響拉應(yīng)力的因素有：

反拉力P

反拉力會使拉拔力增大，不利于拉線的進行。但是反拉力可以明顯減少模壁受到的正壓應(yīng)力，有利于潤滑劑進入變形區(qū)，可以在一定程度減小線材與模壁間的摩擦，降低模孔磨損，延長線模使用壽命。當(dāng)然，拉拔力過大會使拉應(yīng)力過于增加，導(dǎo)致線材拉細或斷線等不同的拉伸現(xiàn)象的出現(xiàn)。所以，在配模時應(yīng)采用合理的延伸系數(shù)，使線材在鼓輪上保持正常的滑動率，避免出現(xiàn)負滑動現(xiàn)象出現(xiàn)。

拉伸時線材在?？變?nèi)受到的作用力有：模壁的正壓力、摩擦力T 、拉拔力P 以及反拉力P1 ，根據(jù)拉線時力的平衡條件和金屬材料的屈服準(zhǔn)則，線材拉應(yīng)力與模壁壓應(yīng)力的分布，可明顯降低線模入口處的壓應(yīng)力，并有利于潤滑劑進入工作區(qū)，減小線材與模壁間的摩擦，減緩環(huán)形磨損及模子破裂情況。但過大的反拉力，會加大拉線時的拉拔應(yīng)力，易使線材產(chǎn)生縮徑或斷線。

在其它拉伸條件不變時，模壁上的壓應(yīng)力越大，受到的摩擦應(yīng)力也越大，模子磨損越嚴重。

線模變形區(qū)圓錐角

合理的線模變形區(qū)圓錐角能夠有效地降低拉應(yīng)力。變形區(qū)角度過小，會使變形區(qū)長度增加，線材與線模的摩擦面積以及摩擦力增大。與此同時，它在一定程度上也會使拉應(yīng)力增大，導(dǎo)致金屬線材變形的更不均勻。變形區(qū)角度過大，則將使線材在線模入口處的剪切變形增大，而使拉伸變形更加困難。此時，由于模壁對線材的正壓力和軸向分力大，潤滑劑不容易導(dǎo)入變形區(qū)，使線材與模壁之間的黏附現(xiàn)象增加，這同樣也會使拉應(yīng)力增加。因此，變形區(qū)角度要選擇得當(dāng)，一般在擴孔時只要適當(dāng)加大變形區(qū)角度即可。

延伸系數(shù)

在其他拉線條件不變時，增大延伸系數(shù)會使拉伸應(yīng)力和模壁正壓力都會變大。當(dāng)拉伸應(yīng)力接近或到達線模出口處線材的屈服極限時，將會產(chǎn)生不穩(wěn)定的拉伸，使線材拉細或拉斷。所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的情況合理確定每道次的延伸系數(shù)。一般的來講，為了保證線材的尺寸和表面的質(zhì)量，最后一道拉伸的延伸系數(shù)應(yīng)比前面道次低一些。

摩擦系數(shù)(f)

這是拉線中最重要的因素。目前大多數(shù)聚晶模只宜用做過橋模，主要是因為聚晶模的拋光性能不太好，其中f 大，?？椎膄 是一個變量，它與線模的材質(zhì)、表面狀態(tài)、孔型以及其表面光潔度有關(guān)，也與線材的材質(zhì)、表面狀態(tài)、拉線溫度以及速度潤滑劑的質(zhì)量等種種因素有關(guān)。由于客觀條件的制約，雖然有些因素是不能改變的，但我們還是可以通過改善拉拔條件使摩擦系數(shù)降低。如在生產(chǎn)銅線時，可以采用質(zhì)量較好的無氧銅桿和潤滑劑，控制拉拔速度、拉拔溫度，調(diào)整拉拔工藝等。

第3章 潤滑劑

在銅線拉制的過程中，拉絲潤滑油是一個很重要的輔助材料，使用潤滑性能優(yōu)良的拉絲潤滑油，不僅能增加金屬的變形程度、減少斷頭率、減少能量消耗，還可以減少加工道數(shù)。

在拉伸過程中，潤滑劑的質(zhì)量及潤滑劑是否充分補給都影響著拉線質(zhì)量。因此要求潤滑劑油基穩(wěn)定，乳化性好，具有優(yōu)良的潤滑性、冷卻性和清洗性，易于銅粉末的過濾與沉淀，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。潤滑劑pH 值的穩(wěn)定對潤滑效果有很大的影響。因為當(dāng)潤滑乳液中的銅粉沉淀時，會降低潤滑劑中的脂肪量，增加游離堿含量，使線材表面的潤滑成分易被清洗掉，大大的降低乳液的潤滑性能。而當(dāng)乳液不穩(wěn)定，脂肪量過高時，乳液將會分層，夾帶著細小銅粉的脂肪成分漂浮在乳液上，使銅粉不易沉淀過濾，造成?？锥氯?，使?jié)櫥饔米儾睢?/span>

因而，積極選用新型銅線拉絲潤滑油，正確的使用和維護銅線拉絲潤滑油，對進一步提高拉絲質(zhì)量，提高產(chǎn)品競爭力有著非常重要的意義。

3.1 拉絲潤滑劑的作用

3.1.1 拉絲潤滑劑的作用

潤滑作用：潤滑液在變形金屬和摸孔之間形成一層潤滑膜，能減小拉制摩擦力，同時減少能耗和加工道次，延長模具使用壽命

冷卻作用：潤滑液可把金屬變形產(chǎn)生的熱迅速帶走，降低金屬線材和橫孔溫度，肪止其氧化。

清洗作用：潤滑液不斷沖洗?？灼鸬角宄饘俜蹓m的作用。 

3.1.2 潤滑劑對拉線的影響因素

潤滑劑的濃度 潤滑劑濃度大，拉制摩擦力就減小，能耗降低，成品線表面光亮。但濃度太大，沖洗?？椎淖饔米冃?，線材表面易起槽而且金屬粉塵將懸浮于潤滑液中，不易沉淀，影響潤滑效果。

潤滑液的溫度 潤滑液的溫度過高，拉絲中產(chǎn)生的熱量不易帶走，線材容易氧化變色，同時降低模具使用壽命，而且也會影響潤滑膜的強度，使?jié)櫥Ч陆?。溫度過低，粘度上升，不利于拉絲。

潤滑液的清潔度 潤滑液應(yīng)保持清潔。如果潤滑液中混人酸類物質(zhì)，會造成潤滑劑分離出來，失去潤滑效果；含堿量或氯離子含量增加，金屬線材會被腐蝕，機械雜質(zhì)增加，會影響潤滑系統(tǒng)的暢通．造成潤滑液供應(yīng)量不足，影響潤滑、冷卻效果。

3.1.3 拉絲潤滑劑的質(zhì)量要求

成膜性好，并能有效地粘附在加工金屬的表面；

能承受高壓，熱穩(wěn)定性好；

沒有腐蝕性；

冷卻效果好；

加工之后易除去；

沒有刺激性氣昧，對人體無害。其中，在高壓條件下，潤滑劑的成膜粘跗性和耐熱性特別重要。

3.2 拉絲潤滑劑的種類及特點

線纜行業(yè)所用的銅拉絲潤滑劑有三種，即可溶性皂化油和合成潤滑劑。

可溶性皂 它是由動植物油脂或脂肪酸等與無機堿(苛性鈉、苛性鉀) 或有機堿(乙醇胺、三乙醇胺) 反應(yīng)而成。

優(yōu)點：新配制的水溶液有較好冷卻性、清洗性和潤滑性，造價低，工藝簡便，貨源充足。

缺點：隨著使用時間的延長其水解后有強堿產(chǎn)生，水溶液pH 值高達10左右，皂液中游離堿會吸收空氣中的二氧化碳，與拉絲液中的銅粉產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶的堿式碳酸銅沉淀。另外，可溶性皂水解時，產(chǎn)生的游離脂肪酸會與水中的鈣、鎂和拉絲產(chǎn)生的銅粉生成不溶性的鈣皂、鎂皂和銅皂。上述不溶性皂和碳酸鹽積聚起來會影響冷卻和潤滑作用。

皂化油 它是由中性脂肪(礦物油和動植物油) 與可溶性皂按比例混合而成?？扇苄栽韺χ行灾酒鹑榛头稚⒆饔谩?/span>

優(yōu)點：水溶液是水包油型乳液，較易乳化，使用方便。由于含有大

量中性脂肪，故潤滑性好，泡沫少，pH 值穩(wěn)定，銅皂反應(yīng)小。

缺點：困水溶液中還有可溶性皂，隨著使用時問的延長，可溶性皂會水解，使拉絲液中產(chǎn)生堿式碳酸銅和銅皂，破壞了皂化油中表面活性物質(zhì)的親油性和親水性的平衡，造成乳化能力下降，潤滑性降低，污染線模，堵塞?？?。

合成潤滑劑 它是用合成乳化劑代替可溶性皂，進行乳化、清洗和分散。

優(yōu)點：乳化效果好，泡沫少，冷卻和清洗性好。

缺點：它仍要吸收空氣中的二氧化碳，生成堿式碳酸鹽，使?jié)櫥陨胁粔蚶硐搿?/span>

使用潤滑液過程中必須注意的事項：

1. 潤滑液須每天使用、循環(huán)。

2. 定期測定潤滑液百分比濃度。并根據(jù)測定結(jié)果及時補充新潤滑劑。

3. 定期測定潤滑液的pH 值。

4. 注意控制潤滑液的使用溫度。

5. 保持潤滑液的清潔很重要。

6. 為了不破壞所用潤滑液的平衡體系，降低或喪失原所用潤滑劑的特性，建議不要將不同的潤滑劑混合使用。

7. 任何一種潤滑液不可長期使用，必須定期(一般為6～12個月) 更換。否則將會影響到模具的使用壽命和線材的質(zhì)量。

3.3 拉絲油的使用與維護

無論是裸銅線還是漆包線、鍍錫線等使用的導(dǎo)線，拉絲潤滑油本身的特性及其正確的使用維護和管理，對其產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本都有直接的影響。

拉絲油的作用、特性與構(gòu)成，在銅線拉制過程中，銅線與拉絲模、導(dǎo)向輪之間產(chǎn)生摩擦，故用噴或浸的方式應(yīng)用的乳化液所起的作用主要是潤滑和冷卻，減少金屬間的摩擦，并帶走所產(chǎn)生的熱量。同時，拉絲油還應(yīng)具備其它必需的特性：防止銅線氧化、不粘線、清洗性、無泡沫、無毒、穩(wěn)定的理化性能。

首先應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇合適的拉絲油，一般考慮工藝和油品兩方面，即工藝上考慮：拉絲機型、供液系統(tǒng)、線種類、線徑、表面狀況要求；油品特性上考慮：潤滑性、抗氧性、清潔性、使用濃度、壽命、乳

化穩(wěn)定性、使用成本等。由于乳化液是一種所謂的“不穩(wěn)定體系”，掌握正確使用方法很重要。使用中特別注意以下幾個方面：

系統(tǒng)清洗 拉絲機及其集中供液系統(tǒng)的凈化完全可以通過使用適當(dāng)?shù)那逑磩﹣韺崿F(xiàn)．特別是要注意清除附在槽壁上的生物膜。如果系統(tǒng)很臟或已被生物菌污染，推薦使用堿性處理，堿性加入會出現(xiàn)泡沫，因此應(yīng)分至二至三個步驟添加。

配液用水 最好使用軟水或去離子水配液，由于乳化液的組成大部分是水．水中的硬質(zhì)成分會與拉絲油中的乳化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，乳化劑的數(shù)量減少，使油水分離。因此水的硬度對乳化液的穩(wěn)定性影響很大，而且反應(yīng)生成的鹽類會附著銅線表面，影響后續(xù)加工。

工作溫度 控制使用溫度的原因：一是控制水蒸發(fā)，避免硬度累積升高生成固體鹽；二是保證潤滑性，溫度太低潤滑性下降，集中供液系統(tǒng)通常應(yīng)使用冷熱交換器。

模具潤滑區(qū) 模具潤滑區(qū)的選取，對于滑動式高速銅大拉機模具宜采用鎢鋼模設(shè)計和制造，并與非滑式拉線機有所區(qū)別。非滑動積蓄式銅拉機的潤滑油一般采用過熱氣缸油，粘度大、流動性差，模具的潤滑區(qū)角度要求大一點，有利于銅屑的沉淀和潤滑的充分。高速銅大拉機所采用的循環(huán)潤滑方式，潤滑油粘度小，潤滑角不宜過大。模具的潤滑區(qū)和工作區(qū)要求光潔，不得有裂紋、砂眼等缺陷，?？赘鲄^(qū)的連接處應(yīng)圓弧過渡，拉絲模要求與單線拉線方向保持垂直，使其受力始終處于模具的中心位置，以保證模具的受力均勻及延長模具的壽命，模套與拉線模的間隙不可過大，以免模具的中心位置發(fā)生變化。

拉絲潤滑油的選擇 高效的拉絲潤滑油可極大降低金屬線材與模壁之間的摩擦，提高銅線表面的光潔度、降低設(shè)備的能耗，提高設(shè)備的拉絲速度和生產(chǎn)效率。

3.4 新型拉絲潤滑油的使用情況

新型銅線拉絲油是一種礦油型水溶性冷卻液，主要用于拉絲一漆包一體機的拉伸工藝。由于整個拉絲、涂漆工藝，運行速度較低，拉絲后再涂漆，因而對乳液的性能有特殊要求，試用后取得了比較理想的效果。

3.4.1 新型拉絲潤滑油的使用

新型拉線潤滑油是一種礦油型乳化液，正常的拉絲潤滑油的乳化液應(yīng)為白色乳狀液，使用一段時間后，由于含有銅離子而略顯淺藍色，顏色應(yīng)不變暗或呈其它顏色，其它雜油(例如機械油、液壓油等) 不得混入其中，否則易出現(xiàn)油水分離現(xiàn)象，而且受到污染而變質(zhì)的乳化液會有腐敗的臭味。因此必須正確使用拉絲潤滑油，保持拉絲潤滑油循環(huán)系統(tǒng)清潔才能發(fā)揮該拉絲潤滑油優(yōu)良的性能。

3.4.2 新型銅線拉絲潤滑油的維護

為適應(yīng)拉絲潤滑油循環(huán)系統(tǒng)，必須對新配制的拉絲潤滑油進行必要的維護。在管理和維護中，濃度、防腐敗和凈化的監(jiān)控及管理是最主要的。

當(dāng)拉絲潤滑油發(fā)生腐敗時，有以下現(xiàn)象：

輕微的腐敗臭味；

乳化液由乳白色變成灰褐色；

pH 值急劇下降；

乳化液由于水分離而生成沉渣或油泥等物質(zhì)；

潤滑性能大大下降。

為防止拉絲潤滑油腐敗，可采取以下措施：

定期對循環(huán)系統(tǒng)進行清潔維護，清除油污等雜物，必要時用殺菌劑消毒，嚴禁向拉絲循環(huán)池中投放易腐敗物；

配制拉絲潤滑油時用自來水或軟水，避免使用硬度很高的地下水； 保持拉絲潤滑油的濃度，濃度過稀時易助長細菌的繁殖；

保持適當(dāng)?shù)膒H 值，當(dāng)pH 值過低時，可采用三乙醇胺來調(diào)節(jié)。當(dāng)pH 值范圍在8．5～9．4時，微生物難于繁殖，否則會助長細菌生長。

拉絲潤滑油必須在清潔的環(huán)境中才能充分發(fā)揮它的特性，因此必須對拉絲潤滑油要進行以下凈化處理：

安裝過濾冷卻系統(tǒng)，減少銅屑、銅粉和其它雜質(zhì)；

對拉絲潤滑油循環(huán)系統(tǒng)進行一定的維護后，以后每月只要添加一定量的原油就可滿足正常使用要求，這不僅可保持拉絲潤滑油的優(yōu)良潤滑性能，還可延長拉絲潤滑油的使用壽命，降低成本。

3.4.3 新型銅線拉絲潤滑油的問題

拉絲潤滑油主要存在以下幾個問題：

潤滑效果不很明顯，經(jīng)常出現(xiàn)斷頭、模具磨損、銅絲表面有絲條現(xiàn)象；

清洗效果不明顯，拉絲塔輪、模架上銅泥很多，很臟，易發(fā)生斷線； 當(dāng)潤滑油的溫度較高時，其分層及輸送管道漏油現(xiàn)象；漆包線車間生產(chǎn)的漆包易出現(xiàn)乳化液分層現(xiàn)象。線高壓針孔現(xiàn)象明顯減少。

拉絲潤滑油有腐蝕作用，拉絲機上的拉絲塔使用新型銅線拉絲潤滑油會容易生銹，輸送管道易腐蝕并生成微孔，發(fā)生漏油現(xiàn)象，但每月添加量少，因而隨著使用周期的延長。成本會降低，具有顯著的經(jīng)濟效益。優(yōu)良的拉絲潤滑油能提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少斷頭率，潤滑效果良好，尤其是出線模處銅粉明顯減少，降低損耗，提高生產(chǎn)率，因而正確使用優(yōu)良的拉絲油，對線纜生產(chǎn)有著深遠的意義。

第4章 退火工藝

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，變形區(qū)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。金屬在塑性變形過程中產(chǎn)生的這些機械性能和物理化學(xué)性能變化的現(xiàn)象叫做加工硬化。硬化也是金屬成型的一個重要因素。

4.1 退火原理

4.1.1 可退火性

“可退火性”的含意不僅僅表現(xiàn)在“柔軟性”，實際上還涉及結(jié)晶組織、線的脆性和再結(jié)晶溫度。銅線的可退火性已是一個極為重要的因素。銅中的雜質(zhì)、材料在退火前的整個“制造履歷”、退火間的壓縮率、模角與退火組織和退火響應(yīng)、拉線溫度與再結(jié)晶、結(jié)構(gòu)和退火響應(yīng)、再結(jié)晶溫度、工藝與銅線組織的演變、晶粒趨向等都會影響最終的退火特性 。

銅中的雜質(zhì)對退火特性的影響，一般可分為下列四組：

無害的—— 鉻、鐵、錫、磷、硅；

較小的—— 銀；

有害的—— 鉛、硫、砷、銻；

嚴重的—— 鉍、碲、硒。

為了表征可退火性，現(xiàn)有不同的試驗方法，其中最常用的有：硬度可退火性試驗、回彈伸長試驗、伸長試驗和半硬點試驗。為此除上述最常用的四種試驗方法外，正在探討新的試驗，如彈性模量試驗、顯微硬度試驗、再結(jié)晶試驗和屈服試驗等。

在退火的歷程中主要分以下階段：

回復(fù)階段 金屬塑性變形后，將有少部分變形能儲存在金屬之中，使金屬內(nèi)能增加，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，有向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變的趨向，在增加溫度時，由于原子動能增加，將產(chǎn)生回復(fù)過程，降低內(nèi)能。

再結(jié)晶階段 冷變形金屬加熱至較高的溫度時，將形成一些位向與變形晶粒，，再結(jié)晶的金屬其強度硬度顯著下降，塑性韌性提高，內(nèi)應(yīng)力

完全消除，金屬又恢復(fù)到變形前的狀態(tài)。因此再結(jié)晶金屬具有變形前完全相同的性能。

聚集再結(jié)晶 再結(jié)晶完成后，再結(jié)晶生產(chǎn)的的晶粒雖是無畸變晶粒，但是相鄰晶粒尚未完全平衡，如果繼續(xù)升高溫度或在高溫下長時間保溫，未穩(wěn)定晶界將遷徙，一些晶粒將吞并相鄰晶粒張大。當(dāng)溫度升高或延長保溫時間時，使彌散的質(zhì)點溶解，阻止晶粒張大的因素消失，晶粒突然長大。

晶粒粗大使金屬的強度，特別是塑性和沖擊韌性降低，生產(chǎn)中應(yīng)加以避免。

4.1.2 影響再結(jié)晶后晶粒大小的因素

實踐證明，影響再結(jié)晶后晶粒大小的因素有以下幾個：

變形程度 金屬的冷變形程度是影響晶粒大小的最重要的因素之一，當(dāng)變形程度增加時，由于再結(jié)晶晶核數(shù)目增大，晶粒變細，但是當(dāng)變形程度很大時，又會出現(xiàn)晶粒粗大的現(xiàn)象。

退火溫度和保溫時間 加熱溫度越高，時間越長，晶粒便越大，特別是加熱溫度影響更大。在制定退火工藝時，應(yīng)根據(jù)變形量綜合考慮退火溫度和退火時間對晶粒度的影響。

4.1.3 退火參數(shù)的選擇

退火溫度和時間一般由經(jīng)驗來確定的，但是它們應(yīng)符合下面一些原則：

退火溫度 退火溫度要高于完全再結(jié)晶，但是低于晶粒過分長大的溫度。如果退火溫度低于完全再結(jié)晶溫度，但是高于再結(jié)晶溫度，那么線內(nèi)就會存在局部組織沒有再結(jié)晶的夾生現(xiàn)象。如果溫度達到和超過晶粒過分長大的溫度，晶粒過分粗大，將降低制品的性能，甚至?xí)霈F(xiàn)廢品。

電線電纜拉絲工藝詳解

表4-1 銅再結(jié)晶溫度和退火溫度

（3）銅退火時間 在保證內(nèi)外部銅線都能充分獲得完全再結(jié)晶的條件下，盡量取時間的下限，以提高生產(chǎn)率，用惰性氣體代替真空和采用熱風(fēng)循環(huán)等措施可以縮短退火時間。

4.2 拉絲退火中出現(xiàn)的問題及分析

氧在與大部分雜質(zhì)反應(yīng)的過程中都起到了一個清除器的作用。由于分散雜質(zhì)容易引起熱裂，所以通常都盡量避免低氧值。但是，超于這一最佳限制的氧氣值并不常見，因為這對可成形性具有負作用。實際中的氧含量應(yīng)是既要有較好退火過程，還要避免可能出現(xiàn)的可塑性問題。

但是在退火過程中容易產(chǎn)生氧化，在退火產(chǎn)生氧化的原因主要是有以下幾個方面：1. 退火電壓太高；2. 冷卻水量小溫度高一般不要超過45℃；3. 退火管內(nèi)的蒸汽量不足;4. 壓縮空氣的氣壓太小。因此要控制溫度電壓等因素避免氧化。

連續(xù)生產(chǎn)線的退火部分有三種，一種是預(yù)熱-退火的兩段式；另一種是預(yù)熱-退火-再熱的三段式；第三種是三角式，也是由預(yù)熱-退火-再熱的三段構(gòu)成。

采用拉線—退火連續(xù)生產(chǎn)方式，技術(shù)經(jīng)濟效果十分明顯。退火裝置緊接拉線之后，形成連續(xù)化生產(chǎn)，拉線完了退火也就結(jié)束，生產(chǎn)速度快，效率高；加熱電流直接通過退火導(dǎo)線本身，散失的熱量很少；省去了成卷成盤退火的繁重體力勞動。減少了退火作為單獨工序所需的人員和面積；

更為重要的是，短路電流加熱等方式，能通過控制加熱電壓或電流，精確的控制退火效果和退火在整個長度上的均勻一致。

退火后，導(dǎo)線含有少量的乳化液，應(yīng)在導(dǎo)線離開水時用壓縮空氣吹干或用毛氈檫干。在再熱段的退火裝置中，會加速線材表面的油的蒸發(fā)，以取得表面光滑的銅線。細線退火多采用三角形裝置，它的特點是輪間距離短，避免了線的抖動和由抖動引起的線與輥輪之間的電火花，這就防止了線與輥輪表面出現(xiàn)燒痕。通電的滾輪與傳動相連，以減輕線的張力，防止細線拉斷和拉細。由于線受熱要伸長，為保證線與滾輪之間緊密接觸，防止產(chǎn)生火花，各通電的滾輪在轉(zhuǎn)速相同的條件下，直徑應(yīng)逐漸增大。所以，在連續(xù)機組的控制上，除采用速度反饋或張力反饋控制收線盤速度與連續(xù)退火速度一致外，斷線或停機時應(yīng)同時切斷加熱電源。

第5章 拉絲設(shè)備

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。下面主要介紹三種拉絲設(shè)備。

5.1 十三模銅拉絲機

由于銅線拉絲設(shè)備的不間斷生產(chǎn)，拉絲的速度也會逐漸地與退火不同步，這就會出現(xiàn)由于牽引速度時快時慢而使線徑出現(xiàn)間斷的、不規(guī)則的現(xiàn)象。該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因有以下幾點：

儲線輪上的張力的不穩(wěn)定。生產(chǎn)車間使用氣壓的地方可能較多，這會造成拉絲機氣泵的氣壓時大時小，這也就使儲線器的張力不穩(wěn)定，而由于收線的速度是不變的，這就使拉絲所受的拉力也不穩(wěn)定，由此可造成單絲外徑偏差無法精確控制。

銅線在退火輪上的顫動。這會使銅線在時松時緊的狀態(tài)下進行退火，退火的電流密度時大時小，而銅線在較高速度下的強度是比較低的，因此容易造成銅線在退火輪上出現(xiàn)火花，使銅線的表面由于火花的作用而線徑不均勻。

由于主電機齒輪箱的長期使用而造成的磨損。這會使拉絲的定速輪速度與牽引速度以及收線速度不匹配，從而形成單絲的拉細。

拉絲機拉出的單絲表面時有不同程度的氧化。該問題的產(chǎn)生可能有以下原因：

密封室中冷卻水的溫度過高，超過了45℃，這樣密封室對單絲就起不到所要求的冷卻效果，造成單絲在退火后溫度仍然很高，高溫下遇到空氣中的氧氣而氧化。

密封室中的冷卻液的皂化液含量不夠，這就會使單絲與各導(dǎo)輪的磨擦力增加，進而使單絲溫度上升，造成單絲表面氧化。

密封室中冷卻水的水壓及水量不夠，使單絲不能夠達到滿意的冷卻效果。

解決方法：經(jīng)常檢查冷卻循環(huán)水的設(shè)備是否運轉(zhuǎn)正常，冷卻效果是否正常；在密封室中隔一定的時間就加入能夠提高皂化液濃度的物質(zhì)，這樣可以改變冷卻水中皂化液的含量，保證單絲能夠在導(dǎo)輪上正常運轉(zhuǎn)；定期檢查循環(huán)水的水壓是否正常，在生產(chǎn)時不斷根據(jù)水壓的變化來改變進入密封室中的冷卻水的壓力及水量。

拉絲生產(chǎn)中經(jīng)常會出現(xiàn)頻繁的斷絲現(xiàn)象。出現(xiàn)此種情況主要有以下幾個因素造成：

1. 拉絲模在不間斷的生產(chǎn)中會由于正常磨損而使拉絲模的定徑區(qū)變大。

2. 由于各種桿材的質(zhì)量問題。在生產(chǎn)過程中，桿材不規(guī)則地出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，這就使單絲在拉絲變形中被各種無法預(yù)測的張力拉斷。此情況在桿材好時較少出現(xiàn)。

3. 由于生產(chǎn)中退火電流的不穩(wěn)定，電流忽然偏高，單絲在退火過程中被拉斷或是被突變的強電流熔斷。

解決方法：根據(jù)不同的桿材選取不同的配模方案，在生產(chǎn)中不斷摸索。

5.2 快速換模拉絲機

傳統(tǒng)型滑動式拉絲機拉絲輪和牽引定速輪均采用同一電機驅(qū)動，拉絲輪和定速輪的速度比是靠機械來傳動，更換導(dǎo)線規(guī)格時，模具采用前減模的方式，即從進線端更換模具，或?qū)⒛＞咔耙苹蚝笠疲瑥亩_到改變規(guī)格的目的。為了減少模具的庫存量，方便模具的前移和后移，該類拉絲機通常都設(shè)計為在拉絲機內(nèi)各道次拉伸為等延伸系數(shù)，即拉絲機內(nèi)的各道拉伸的截面壓縮率相等?？焖贀Q模拉絲機拉絲輪和牽引定速輪采用各自獨立電機驅(qū)動，更換規(guī)格時，只需更換定徑模，將線直接從相應(yīng)模具引入定徑模，只須一套模具就可完成多種規(guī)格線的生產(chǎn)。由于該類拉絲機不用考慮模具的問題，用時可以選擇更合理的延伸系數(shù)，通常采用遞減拉伸設(shè)計，進線通常采用較大的延伸系數(shù)，出線通常采用較小的延伸系數(shù)。

雙電機自動配?？焖贀Q模拉絲機。這種快速換模拉絲機，主要用于拉制大規(guī)格線規(guī)的導(dǎo)線，如DLT400型大拉機，拉線輪和定速輪均采用各自獨立的電機，通過將定徑模具尺寸和滑動系數(shù)輸入工控機，工控機能自動計算出其余的模具。如果需改變生產(chǎn)規(guī)格，只須將定徑模更換，不

需要將整套模具前移或后移，從而達到快速換模的目的。

快速換模拉絲機的優(yōu)點：

高效低耗。更換導(dǎo)線線規(guī)只須更換定徑模，減小了拉絲模具的庫存量，提高了勞動效率，降低了操作工人的勞動強度，降低了生產(chǎn)成本。

高品質(zhì)。由于在每道拉制過程中截面壓縮率得到優(yōu)化，減少了銅粉的產(chǎn)生，提高了線材的表面質(zhì)量。

由于受到使用軸承的極限轉(zhuǎn)速和機械材料及加工精度的限制，大幅度提高線速的可能性已變得很小。即使有更高速的拉絲機出現(xiàn)，還必須有更高品質(zhì)的原材料及模具和拉絲液等與之配套才有可能實現(xiàn)，所以利用高速來實現(xiàn)高效的發(fā)展空間已經(jīng)不大。利用快速換模拉絲機的原理，開發(fā)出的多頭拉絲機，利用提高拉絲頭數(shù)來達到實現(xiàn)高效的目的。

多頭拉絲機的優(yōu)點在于：

高效。單位時間內(nèi)與單頭拉絲機相比，能生產(chǎn)多股線，產(chǎn)量得到了極大的提高；

低耗。單位產(chǎn)量的耗電量大大降低；

高品質(zhì)。由于多股銅線是同時拉制同時退火，具有均一的機械和電氣性能；

實用性?？焖贀Q模，減少放線盤周轉(zhuǎn)，減少材料消耗，節(jié)約了廠房的空間。

多頭拉絲機的缺點在于：

受材料和外部條件(電網(wǎng)電壓，操作水平) 影響較大，一旦某一根銅線出現(xiàn)斷線將會影響到其它的銅線，造成生產(chǎn)損耗的增加；在生產(chǎn)頭數(shù)較少時，生產(chǎn)成本偏高，更不適合單線生產(chǎn)?？傮w上來講，多頭拉絲機在多股導(dǎo)線生產(chǎn)上有著明顯優(yōu)勢，多頭拉絲機也代表著拉絲機發(fā)展的一個方向。

5.3 無滑動大拉機

所謂“無滑動大拉機”是指被拉制的銅線在每一級的拉線輪上都無滑動，銅線與拉線輪的速度完全同步。由于每級拉線輪之間的拉絲模具的尺寸可能有變化，因此如果每級拉線輪之間傳動比固定不變，那就必然會產(chǎn)生滑動，如果要想實現(xiàn)這種無滑動，每級拉線輪之間的速度比必須是可自動調(diào)整的。

“無滑動大拉機”也是基于這種原則，設(shè)計成每一個拉線輪都有一個獨立的電機拖動，每一個獨立電機都是由其獨立的電氣驅(qū)動控制系統(tǒng)來控制。每級拉線輪之間都有一個氣動擺桿，氣缸壓力可調(diào)，擺桿后面帶有一電位器或者是某種形式的偏差量變送器，從而構(gòu)成了每級拉線輪之間的速度閉環(huán)，保證了每級拉線輪與銅線之間速度同步。

也有一些大拉機是采用每個拉線輪由單獨電機驅(qū)動，但大多是不能調(diào)速的，或者是簡單的調(diào)速，通常是用滑差電機或者繞線式異步電動機來驅(qū)動，電機之間的速度比是固定的，點動或啟動時對電網(wǎng)沖擊很大，而且拉絲模冷卻和拉線輪冷卻采用噴淋式，運行起來噪音很大，銅線內(nèi)部結(jié)構(gòu)很容易被損壞。這種并非是“無滑動大拉機”，因為它們拉線輪之間的速度比不能自動調(diào)整。

無滑動大拉機優(yōu)點：

無滑動拉絲可減少銅線與拉線輪之間的滑動，能夠提高線材表面質(zhì)量，冷卻方式多數(shù)采用全浸式(將拉線輪和模具均浸在拉絲液中) ，拉線輪和放模具處均設(shè)有拉絲液強力噴射口，能夠?qū)Ω皆谀＞呱系你~粉徹底清除。為了減少銅線與銅線摩擦，拉線輪擺放與箱體具有一定的夾角，拉制時在同一拉線輪上的銅線與銅線均勻分開，互不摩擦；

由于每個拉線輪都有自己的獨立電機驅(qū)動，對那些不需運轉(zhuǎn)的拉線輪可以切斷電源，節(jié)約電能。

“無滑動大拉機”實際上也就是快速換模拉絲機，不同之處就是其每級拉線輪之間截面壓縮率可調(diào)節(jié)，非常靈活，具有快速換模拉絲機的優(yōu)點；

簡化了機械結(jié)構(gòu)，減少了滑動，提高了拉線輪的壽命。

大拉機系列從盤式、筐式發(fā)展到緊密收線，緊密收線就是在盤底為錐型的線盤上收線，排了許多層之后，排線間距將逐步遞減，最后把錐度排平，從外觀看同普通線盤一樣，打完包之后可把線盤取出，線盤是可拆卸的，然后用塑料薄膜包好，使用時只需將捆扎帶剪斷，將塑料薄膜頂部開個圓孔，線從薄膜頂部放出，由于盤底成形為倒錐形，所以不會塌線。

由于緊密收線的排線是一根挨一根，具有很高的裝載密度，同樣重量占用體積很少，包裝成本很低，具有以下優(yōu)點：

減少了運輸成本；

減少了線盤回收成本；

減少了線盤投資成本和周轉(zhuǎn)成本。

結(jié) 論

人們對于更好表面質(zhì)量、更大包裝型號的需求在不斷地上升，而且越來越期望生產(chǎn)出一種“無疵點”并少斷折的銅桿（即有很好的可拉性）。滿足這些需求的推動力將會是： 更好的能源效率、愈加激烈的全球競爭。

電線導(dǎo)體的是純銅，通常還要加少量的氧氣來控制雜質(zhì)，并改進導(dǎo)電性。最終特性和加工過程與雜質(zhì)和氧成分都有著非常密切的關(guān)系，并且用一些基本的冶煉原理是完全可以解釋的。隨著電解冶金法的出現(xiàn)和電解精煉所取得的不斷進步，目前銅負極的純度似乎已經(jīng)達到了大家都可以接受的水平，而且已經(jīng)沒有必要進一步限制雜質(zhì)的數(shù)量。然而，在鉍已經(jīng)被用來代替鉛作為一種合金元素。因為鉍對于電力銅導(dǎo)體具有很大的毒性作用，因此人們要求黃銅碎片應(yīng)與銅碎片完全地分割開來。

銅線工業(yè)面臨的一個問題是在拉絲過程中，由于研磨或分層而造成了許多表面的疵點。為了解決這一問題，關(guān)健是要在以下幾個方面有所改進：銅桿的表面質(zhì)地、拉絲潤滑劑、固體顆粒的過濾、單一合成晶體鉆石拉絲膜的生產(chǎn)。

影響線狀電力銅導(dǎo)體性能、加工和運行的因素從很大程度上講是建立在現(xiàn)存的冶煉原則基礎(chǔ)之上的。然而，雜質(zhì)和退火溫度及電阻率之間的關(guān)系還需要在數(shù)量上進一步改進一下。

拉伸過程中的斷線原因很多。屬于線坯質(zhì)量不好、潤滑劑有問題引起的斷線，一般都是無規(guī)律的斷線；而屬于模具幾何形狀和配模引起的斷線，一般都是有規(guī)律的斷線，即在拉伸過程中某一部位的斷線頻數(shù)較多，只要在生產(chǎn)過程中注意觀察，找到拉伸過程中真正的斷線原因，采取措施，就能有效地減小滑動式拉伸過程中的斷線率，提高線材質(zhì)量和生產(chǎn)效率。