滚模拉拔异型丝新工艺

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1994.02.013 第16卷第2期 北京科技大学学报 Vol.16 No.2 1994年4月 Joural of University of Science and Technology Beijing Apr.1994 滚模拉拔异型丝新工艺 郑宝龙 李连诗 北京科技大学压力加工系，北京100083 摘要本文提出了二连式滚模拉拔异型丝新工艺的可行性.在实验研究的基础上，给出了二连式 滚模拉拔异型丝的力学特点和变形特点，并得出了实用滚摸孔型系统和孔型设计的基本规律， 关键词冷拔，钢丝，工艺，孔型，设计/滚模，异型丝 中图分类号TG356.11 A New Technology of Drawing Special Wires with Roller Dies Zheng Baolong Li Lianshi Department of Metal Forming,USTB,Beijing 100083,PRC ABSTRACT The purpose of this paper is to show investigations on the dynamics and the deformation of special-shaped wire drawing with roller dies,researchs for proper groove de- sign and development of the roller dies for practical use. KEY WORDS cold drawing,steel wires,technology,roll passes,design/roller dies,special wire 异型丝（指所有非圆形断面的钢丝）的生产方式主要是固定模拉拔、冷轧和滚模拉拔 等，滚模拉拔实质是拉拔和轧制相结合的拔轧过程， 国内外普遍采用四辊滚模(turks head)来拉拔方形、矩形、梯形丝.该法成型性好， 但延伸率很小，若施加大的压下就会出现耳子·为了加大延伸率而不出现耳子，本文研制了 二连式滚模(Roller dies)拉拔异型丝新工艺· 1 实验方法 二连式滚模是由两对平立辊组成，如图1所示· 实验材料为铜H62和碳钢.试样尺寸为Φ5.9mm、6.0mm、中6.1mm、本6.2mm. 为了探索二连式滚模拉拔方型丝合适的孔型系统，设计了3种孔型系统：圆一椭圆 一方；圆-菱-方；圆-凹边菱-方.如图2所示， 1993-03-19收稿 第一作者男26岁硕士工程师

第 16 卷 第 2 期 1 9 94 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 oJ um a l o f U n ive sr iyt o f S d en ce a n d T ce h n o lo g y B e ij i n g V o l . 16 N o . 2 A声 . 1 9 9 4 滚模拉拔异 型 丝新工艺 郑宝龙 李连诗 北京科技大学 压力 加工 系 , 北京 1侧兀阳 摘要 本文提 出 了二连式滚模拉拔异 型丝新工艺 的可行性 . 在 实验研究 的基础上 , 给出 了 二连式 滚模 拉拔异型丝 的力学特点和变形特 点 , 并得 出了实用滚摸孔型系统和孔型设计 的基本规 律 . 关键 词 冷拔 , 钢丝 , 工艺 , 孔型 , 设计 / 滚模 , 异型 丝 中图分类号 T G 356 . H A N 亡W o f rD a iw ng S pe e i a l Wi res w it h R o ll e r D ies Z h例9 aB o l o n g 众p art n ℃” t of M et al oF 皿ng L 派 L ta 刀s j z i U S T B , 氏匀ing l X( X) 83 A丑S T R A C T hT e P u rp o se o f t h is P a P er 15 to s h o w in ves t i g a it o ns P R C O n d efo n l l a ito n o f s P a 口a l 一 s h a P时 v 门 r e d ra iw n g iw t h ro l e r d ies , n 污e a cr h s ht e d yn a而cs a n d t h e fo r P or Per g or o ve d e - s咖 a dn d e ve l o p n K 旧 t of ht e or l e r d ies fo r p ar ct ica l use . K E Y W O R D S co dl d ar wm g , s t e l w ln 污 , 仍土 n o 1 0 gy, or U p a S e s , d es ign / or l e r d ies , 印雨al ~ 异 型丝 (指 所有 非 圆形 断面 的钢 丝 ) 的 生 产 方式 主要 是 固定 模 拉 拔 、 冷 轧 和 滚模 拉 拔 等 . 滚模 拉拔实 质是 拉拔 和轧 制相 结合的拔轧过程 . 国 内外普 遍 采 用 四 辊 滚 模 ( t u r ks h ae d) 来拉 拔 方 形 、 矩 形 、 梯 形 丝 . 该 法 成 型 性 好 , 但延 伸率很小 , 若施 加大 的压 下就 会 出现耳 子 . 为 了加 大延 伸率而不 出现耳 子 , 本 文研制 了 二连 式滚模 (R o Uer d ies ) 拉拔 异型 丝新 工艺 . 1 实验方 法 二连式 滚模是 由两 对平 立 辊组成 , 如 图 1 所 示 . 实验材 料 为铜 H 62 和碳 钢 . 试样 尺寸 为 中.5 9 ~ 、 伪.0 ~ 、 中6 . 1 ~ 、 中.6 2 ~ . 为 了探 索二 连 式 滚 模拉 拔 方 型 丝 合 适 的 孔 型 系 统 , 设 计 了 3 种 孔 型 系 统 : 圆 一 椭 圆 一 方 ; 圆一 菱 一 方 ; 圆 一 凹 边菱 一 方 . 如 图 2 所示 . l卯3 一 0 3 一 19 收稿 第 一作 者 男 26 岁 硕 士 工 程 师 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1994. 02. 013

第2期 郑宝龙等：滚模拉拔异型丝新工艺 159. B=35 45 图1拉拔异型丝的滚模装置 图2实验用孔型示意图 Fig.1 Roller dies for drawing special wires Fig.2 Grooves of experiment 2实验分析 2.1变形特点 实验中发现用二连式滚模拉拔方形丝时，椭圆一方 孔系适合大断面减缩率情况，但方形成角不对称，有时 出现拉歪现象；凹菱-方孔系适合较小断面减缩率情况， 变形稳定，但有时出现耳子；菱一方孔系介于二者之间 从各孔型系列网格流动图（图3）看到，纵向上除 两次变形区处有所变化外，仍保持平行直线，说明金属 皿 作近似平流运动.横向上，不同孔型中，第一道孔型拉 拔后直线变成不同的曲线，压下量大处延伸相对大， 横格线前凸大，反之较小.第二道方孔中拉拔时，与第 ⑦ 一道压下方向垂直，所以在第一道次拉拔中，横断面产 霜 生较大的不均匀变形，在第二道次中得到很好的改善， 物 接近均匀变形， 比较看，在第一道孔中，变形不均匀性由大到小依 ⑦ 次是凹边菱孔、菱孔、椭孔；在成品孔中变形不均匀性， 由大到小依次是椭圆料、凹边菱料、菱形料；拉拔力的 大小顺序正好与此相反·因此，选用菱一方孔系最佳， 适合实际生产.菱孔的侧壁角在35附近为宜. 图3金属座标网络流动图示 滚模拉拔丝也存在宽展，宽展随压下量的增大而增 Fig.3 The flow of metal shown by lines 大，同时也取决于辊径、后张力、辊子与拔件的材质、 seribed on the wire

第 2 期 郑宝龙等 : 滚模拉拔异型丝新工艺 髓 。 . 气 。 \ 遥 . 门 …卜健 殆 拉拔异型丝 的滚模装置 R J 姗 d如 for 如俪飞 甲痴1 初 n ` 图 2 实验 用 孔型示 意图 瑰.2 C 找用 v e s of e x 脚俪脚t 瑰图 2 实验分析 2 . 1 变 形特点 实验 中发现用 二 连式滚 模拉 拔方 形 丝时 , 椭圆一方 孔系适合 大 断面减 缩率 情况 , 但 方形成 角不 对称 , 有 时 出现拉歪 现 象 ; 凹 菱一 方孔系适合 较小 断 面减缩 率情 况 , 变形 稳定 , 但 有 时 出现耳子 ; 菱一方孔系介于 二者 之 间 . 从各 孔 型系列 网格 流动 图 ( 图 3) 看 到 , 纵向上除 两 次变形 区处有所 变化 外 , 仍 保持 平行 直线 , 说 明金属 作近似平 流运 动 . 横 向上 , 不 同孔型 中 , 第 一 道孔 型拉 拔 后 直 线 变 成 不 同 的 曲 线 , 压 下 量大 处延 伸相 对大 , 横格 线前 凸大 , 反 之较小 . 第二 道方 孔 中拉拔时 , 与第 一道 压下方 向垂直 , 所 以 在第 一道 次拉 拔 中 , 横 断 面产 生较大的不 均匀变 形 , 在第 二道 次 中得到 很好 的改 善 , 接 近均匀 变形 . 比较看 , 在第 一道 孔 中 , 变 形不 均匀 性 由大 到 小依 次是 凹边菱 孔 、 菱孔 、 椭孔 ; 在成 品孔 中变 形不 均匀 性 , 由大到小 依次是 椭圆料 、 凹 边菱 料 、 菱 形料 ; 拉拔 力 的 大 小顺 序 正好 与此相反 . 因此 , 选 用 菱 一方孔 系最佳 , 适 合实际生产 . 菱孔 的侧壁 角在 35 “ 附近 为宜 . 滚模拉拔 丝也存 在宽展 . 宽 展 随压下 量 的增大 而增 大 , 同时也取 决于辊 径 、 后 张力 、 辊 子 与拔件 的材 质 、 ⑧ 令 令 图 3 金属座标 网络流动图示 I 触 . 3 1…触 加w of 11州hal 滋. 叨 勿 U. 留 义对加月 口l d粉 初比

.160 北京科技大学学报 第16卷 孔型设计等条件·因方孔中金属受到前拉力和后张力作用、变形趋于单向延伸· 700 2.2力学特征 9 二连式滚模拉拔异型丝的特点是采用了中间 断面有效地实现大延伸变形，两次孔型中变形间 存在着张力.该张力是第一次变形的拉力，同时 5.9 又是第二次变形的后张力，对稳定拉拔，降低拉 拔力，对均匀变形起很大作用，如图4所示，单 拔时两道次拉拔力之和Q,+Q2约高于连拔时总 拉拔力Q值的30%~40%.二连式滚模拉拔充分利 500 5.9 用滚模拉拔和反张力拉拔的特点， 2.3变形分配 图中数字为直径(mm 连拨合力 …单拔力和2+马 .8 1.9 如图5所示，以方形断面的两对角线之比B/H Hs 来表示成型的精度.两次延伸之比4/凸2在0.95~1.03 图4总拉拔力与总延伸率的关系 之间都可得到较好的方形断面，精度在士5%之内 Fig.4 Relation between total drawing force and total percentage elongation 而单拔时4/一要大些，约在1.05附近，变化范围 小，这是由于单拔时方孔中变形无后张力，宽展较大，所以菱孔中变形只有大些，即较大的 凸/h,才能满足成型要求， 图6是测定连拔时总拉拔力Q与4/山2的关系曲线，拉拔力在4/42=1附近存在一最小 值min 600 1.05 一单拔 Φ6.0mm 550 1.0 500 连拔 450 φ5.9mm 0.1 400L 0.9 1.0 0.90 0.951.001.051.101151.20 4/凸 41/h2 图5方丝对角线比与延伸率之比的关系 图6总拉拔力与延伸分配的关系 Fig.5 Relation between precision of wire and Fig.6 Relation between total drawing force and distribution of elongation distribution of elongation 从成型性和节能双方面看，在设计孔型分配压下量时，应使两次的延伸率基本相等·

16 0 北 京 科 技 大 学 学 报 第 16 卷 孔 型设计等条件 . 因方孔 中金 属受 到前 拉力 和后 张力 作 用 、 变形 趋于单 向延 伸 . 2 . 2 力 学特 征 一。一2 x 二连式 滚模拉拔异型 丝的特点是采 用了中间 断面有 效地 实现大延伸变形 . 两次孔型中变形间 存在着张力 . 该张力是第一次变 形 的拉力 , 同 时 又是第二 次变 形 的后张力 , 对稳定拉拔 , 降低拉 拔力 , 对均匀 变形 起很大作用 . 如图 4所示 , 单 拔时两道次拉 拔力 之和 Q . 十 Q Z 约 高 于 连拔 时总 拉拔力C值的 30 % 一40 % . 二连式滚模拉拔充分利 用滚 模拉拔 和反 张力拉 拔的特点 . 2 . 3 变形 分配 如 图 5 所示 , 以 方形 断面的两 对角 线之 比 B /H 来表示成 型 的精度 . 两次延伸 之比 拜, /肠 在 .0 95 一 1 . 03 之 间都可得到 较 好的方 形 断面 , 精度 在 士 5 % 之 内 而单拔 时 拜: /热 要大 些 , 约在 1 . 05 附近 , 变化范 围 小 . 这是 由于 单拔时方 孔 中变形 无后 张力 , 宽展 较大 , 拼1 /热 , 才 能满足 成型 要 求 . 图 6 是 测定 连拔 时总 拉拔力 Q 与 拜l /纯 的关系 曲线 , 值 Q~ . . / / / 、 / 字., , 乙 O 尸 豁 o, z l / 子 邻 / 日户 / l , / } / 必 产 . / 一 尘艾 / / l _ I 了 . I 尸忍 图 4 总拉拔力与总延伸率的关系 I殆 . 4 R创巨位刃 b吐 w找 , 加 . 】d口 w吨 云欲沦 . 回 t川比 l 碑双. 恤罗 公狱即公刀 所 以菱孔 中变 形只有 大 些 , 即较 大的 拉 拔力 在 料1加 2 = 1 附 近存 在一 最 小 z、。工口x 1 . 05 1 . 0 沈 自 0 . 95 0 . 1 女 } ! l 、 、 : ` ! 1 . 1 1 . 2 制 口 , 甲 r一 _ 一肠户尸 属万 \ / \ 才 ’ 认 90 0 . 95 1 . 0 1 . 0 5 种 召: /脚 1 . 10 1 . 15 1 . 20 料 . /价 图 5 方丝对角线 比与延伸率之比的关系 瑰 . S R出份犯 b以朋陀班 n 洲过如 l 健 州代 田日 业州 h 面阅 of 公娜卯位扣 图 6 总拉拔 力与延伸 分配的关 系 瑰 . 6 R出位 . b改侧。臼 , t川怕】如衍魂 n取纪 田目 业州加面团 of 曲种朗位扣 从成 型性和 节能 双方 面看 , 在设 计孔型分 配压 下量 时 , 应使 两 次的延 伸 率基本相 等

第2期 郑宝龙等：滚模拉拔异型丝新工艺 .161· 3 结论 (1)二连式滚模拉拔异型丝新工艺适合粗道次拉拔，提供异型毛坯，具有拉拔力低， 延伸大，变形均匀等特点，合适的孔型系统是菱一方孔型系统， (2)菱孔设计时，高度应略小于成品的宽度，宽度稍大于原料直径，侧壁角在35°附近. (3)二连式滚模拉拔方形丝，两道次变形量的分配对拉拔力和成型性影响较大·当两 次延伸率基本相等时拉拔力较低，成型性较好， 参考文献 1 Zygmunt Steininger.Forming Possibilities in the Production Wire.Wire World International,1984,26: 249-252 2郑宝龙.二连式滚模拉拔异型丝的实验研究：【硕士论文】.北京科技大学压力加工系，1990 3永井博司.Theoretical Analysis and Practical Use of Roller Dies in Cold Drawing.塑性上加工， 1984,279(25):324~328 4 Isao Gokyu.Studies on Roller Dies for Wire Drawing.The wire Industry,1968,(12):1053~1057 8888838388888383883883883883883863868388838663886636388383888363688886388863a6363863868888383%663838838388683828B (上接第157页) 参考文献 1王先进，崔德里，唐获，超深冲无间隙原子钢的进展.钢铁，190,25(6)：61~65 2 Hulka K.Stand der Entwicklung und Anwendung von IF Stahlen.Stahl und Eisen,1990,(9):65~68 3 Tsunoyama K,et al.Development of Extra-deep Drawing Cold-Rolled Sheet Steels for Integrated Automotive Parts.Kawasaki Steel Technical Report,1991,(4):84~9 4赵辉，在线连续退火下F钢热镀锌板的实验研究：【硕士论文】.北京科技大学，191

第 2 期 郑宝龙等: 滚模拉拔异型丝新工艺 3 结 论 ( l) 二 连式 滚模 拉 拔 异 型 丝 新 工 艺 适 合 粗道 次拉 拔 , 提 供异 型 毛 坯 , 具有 拉 拔 力 低 , 延伸 大 , 变 形均 匀等 特点 , 合 适 的孔 型 系统是 菱一方孔 型系 统 . ( 2) 菱孔 设计时 , 高度应略 小于成 品 的宽度 , 宽度 稍大于原料直径 , 侧壁 角 在 3 50 附 近 . ( 3) 二 连式 滚模拉拔 方形 丝 , 两道 次变 形量 的分 配 对拉 拔力 和 成 型 性 影 响 较大 . 当两 次延 伸率基本相 等时拉拔力较 低 , 成型 性较好 . 参 考 文 献 鞠卿朋t S t e in in 罗r . F o mr ign R璐ib正比 in 此 P 伐心u 改沁n w 证 . Wi此 认勺d d I n 把n 坦由anl , 1984 , 26 : 249 ~ 乃2 郑宝龙 . 二 连式滚模拉拔异型丝 的实验研究: [ 硕 士论 文 ] . 北京科技大学压力加工系 , 19别〕 永井博 司 洲l b 阳 比次川 儿川” is 田记 P ar 以cj ia U se of R 0 lk 汀 D蜘 in Cb dl D 份iw gn . 塑性 七加工 , 1货抖 , 279 (25 ) : 324 一 3 28 】由。 G O kyU . St od 治 on R o l e r D 七 for Wier D m 诩n g . , 1飞巴 诩r e il 记璐仰 , 1臾沼 , ( 12) : 10 53 一 105 7 ( 上接 第 157 页 ) 参 考 文 献 王先进 , 崔德 里 , 唐荻 . 超深 冲无间隙原子钢 的进展 . 钢铁 , 1熨灭) , 25 ( 6) : 6 1 一 65 H 浏ka K . S加nL d de r E n 丽 c k lun g 训d nA w er KI 坦堪 * n IF Sat 灿 en . s 加山1 u nd E讹n , 19 男) , ( 9) : 65 一 68 肠即班田坦 K , et al . L短记b P ~ t of E沈it 习 一 de P D m iw ng 伪ld 一 R o l」ed S I釜兄 t s吹坛 fo r ln 唤尹囚 A刘ot n 幻石w P al 七 . K五绷侣止1 5 让℃ I 不戈h n i倒 R e po rt , 1卯1 , (4 ) : 84 一 卯 赵辉 . 在线连续退火下 IF 钢热镀锌板的实验研究: [ 硕士论 文 ] . 北京科 技大学 , 1卯1