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硬質(zhì)合金拉伸模具的應用
[2017-03-06]

硬質(zhì)合金拉伸模具的應用


1、概述
硬質(zhì)合金作為一種工具材料,已經(jīng)越來(lái)越普遍使用了切削工具,耐磨工具,耐沖擊工具。耐腐蝕零件部件及其他用途制品種,而拉伸類(lèi)模具是硬質(zhì)合金最早使用的領(lǐng)域。硬質(zhì)合金拉伸模具充分利用了硬質(zhì)合金的耐磨性高,拋光性能良好,粘附小,磨擦系數小等優(yōu)點(diǎn),已基本替代了用以拉制各種鋼材和有色金屬的鋼模。一般拉伸模具的結構如圖1所示。



根據被拉拔的材料,截面形狀,壓縮率不同而形成了不同型號的拉伸模具,其分類(lèi)的主要參數未工作區的角度和內孔的幾何形狀。
由于硬質(zhì)合金是一種脆性材料,一般需要配以硬質(zhì)合金外徑3‰~~6‰的過(guò)盈量以鑲入鋼制的外套,如模具要求高,鋼套材質(zhì)則要改用合金鋼或模具鋼,并經(jīng)熱處理才能保證硬質(zhì)合金模具的正常使用。



2、各類(lèi)模具的合理應用
2.1絲棒類(lèi)拉伸模具

主要用于拉拔各種尺寸的鋼材和有色金屬,常用型號有S11,S12,S13,比以前的11,12,13型加大了工作區,以適應大壓縮率,高速拉拔的需要,拉拔原理如圖2 所示。



根據被拉拔材料強度,拉拔工藝不同,拉伸模允許的壓縮率一般控制在10%~~30%以?xún)?,材料強度高的壓縮率應小些。
壓縮率可用以下公式計算:
式中:D——拉拔前線(xiàn)材的直徑,mm;
      d——拉拔后線(xiàn)材的直徑,mm;
線(xiàn)材進(jìn)入拉伸模具工作區后,會(huì )在變形區的高度內開(kāi)始壓縮,為保證較小的拉拔力和模具的正常使用,變形區的高度應控制在工作區總高的一般以?xún)?,接觸變形的高度過(guò)高,則接觸面積增大,從而加大摩擦力,變形區的高度可按如下公式計算:
式中:h變——變形區高度,mm;
      D——拉拔前線(xiàn)材的直徑,mm;
      d——拉拔后線(xiàn)材的直徑,mm;
      α——工作區角度
實(shí)際變形區高度可通過(guò)改變拉伸模具的工作區角度和僅出現的尺寸來(lái)控制。一般拉伸模具要求內孔表面粗糙度達到Ra0.5μm以上,定徑區平直。
硬質(zhì)合金絲棒類(lèi)模具有向超細孔發(fā)展的趨勢,拉絲模的孔徑在0.3mm以下,達到了0.15mm,甚至更小,用以取代昂貴的聚晶模和鉆石模,主要用于鋼簾線(xiàn)和篩網(wǎng)行業(yè)。


2.2管拉拔模具

拉拔各種鋼管,有色金屬管,一般有四種拉拔情況。
第一種拉拔對管材的內徑?jīng)]有要求,只適用管拉模(即外模),叫空拉,如圖3。



管內沒(méi)有芯頭,拉出的管材內孔表面粗糙度,圓度較差,尺寸偏差大,壁厚不均勻。管拉模一般用20,21型。
第二種情況是拉拔內孔有一定要求的鋼管,其工作原理如圖4。



內孔芯頭采用30型硬質(zhì)合金芯頭,定徑區較短,拉拔摩擦力較小,主要用于硬度高的鋼管的減壁拉拔。但芯頭定徑去尺寸易摸索,管材內孔尺寸易變大。制造時(shí)要求芯頭定徑區平直,兩端適當圓弧過(guò)渡。芯頭的聯(lián)接方式有焊接式和螺旋肝連接兩種。前者適于小規格芯頭,后者適于大規格芯頭。焊接時(shí)應避免焊接應力集中而導致硬質(zhì)合金部分斷裂脫落,管伸??刹捎?0,21,23等各種型號。芯頭用一長(cháng)拉桿固定,使之總是在管拉模定徑區的位置。
第三種是用管拉模和31型固定芯頭控制管材的外徑和內孔尺寸的拉拔,其工作原理如圖5,例如拉紫銅管,白銅管。



最大的硬質(zhì)合金管拉模內孔達Φ220mm,硬質(zhì)合金31型芯頭外徑達Φ180mm,有部分特大芯頭有些廠(chǎng)家還是采用Cr12等模具鋼做。
31型芯頭中間有一穿拉桿的孔,芯頭與管材內孔接觸面積達,尺寸穩定,主要用于大直徑管材減徑或同時(shí)減壁減徑,管拉??刹捎?0,23等型號。
以上幾種管材的拉拔形式由于受鏈條式拉拔設備的限制,管材的內徑一般在Φ40——Φ200內,最大的可達Φ500mm,壁厚一般為(4——19)mm,最大可達40mm,管材的長(cháng)度一般為6.5米,最大可達20米。由于超大孔徑的管材拉伸時(shí)變形力和沖擊力都很大,很多廠(chǎng)家還是用鋼模,隨著(zhù)拉拔設備和硬質(zhì)合金的發(fā)展,硬質(zhì)合金將逐漸進(jìn)入超大管材的拉拔,以體現其優(yōu)越的耐磨性能。
第四種拉拔為管拉模與游動(dòng)芯頭拉拔,主要用拉拔較小尺寸的有色金屬管材,特別是銅管。屬于聯(lián)系拉拔,管材長(cháng)度可達幾千米,如用于制冷行業(yè)的銅盤(pán)管,還有用作特殊用途的毛細銅管,內孔可做到Φ0.1mm以下。內模游動(dòng)芯頭不需要固定,游動(dòng)于管內靠近管拉模定徑區的地方,其工作原理如圖6。
拉制該種管材對管拉模和游動(dòng)芯頭的質(zhì)量要求特別高,模具工作表面的粗燥度要達到Ra0.05μm以上,不能有砂眼,溝紋等。另外要求管拉模與游動(dòng)芯頭的工作角相當精確,過(guò)渡圓弧適當,否則管材易拉斷,或內孔尺寸不穩定。
現在用于制冷業(yè)的銅管為了在一定尺寸內增加散熱面積,已開(kāi)始拉制內螺紋銅管,這就需要硬質(zhì)合金外螺紋芯頭,如圖7。



其拉拔是的結構示意圖如圖8,拉出的管材截面如圖所示。
外螺紋芯頭必須在硬質(zhì)合金外圓表面均勻開(kāi)出螺紋的“V”型槽,并且要求槽內外表面全部拋光。
以上幾種拉拔方式的外模的主要參數在于工作區的角度和形狀不同,工作角一般在24o到30o之間,游動(dòng)芯頭的工作角比相應的外模的工作角小2o到 3o。

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