聚晶拉絲模具的拉拔力

1.1 鋼絲的拉拔變形過(guò)程 
                   圖1， 鋼絲應(yīng)力分析示意圖  如圖1所示：  鋼絲拉拔時(shí)，受拉拔力F、正壓力P 和摩擦力W共同作用，發(fā)生塑性變形。   應(yīng)力狀態(tài)為兩向壓應(yīng)力σr、一向(軸向)  拉應(yīng)力σl，以及周向剪切應(yīng)力τ。  因此，鋼絲從表層到中心，變形程度逐漸  減小。隨著拉絲模入口角、鋼絲與拉絲模之間的摩擦系數(shù)增大，這種不均勻變形將更加明顯。嚴(yán)重的不均勻變形與鋼絲組織缺陷共同作用，將導(dǎo)致中心毛刺（斷絲的一種）的產(chǎn)生。 
    圖2，中心毛刺外觀（×300倍）  當(dāng)拉拔應(yīng)力超過(guò)模子出口處鋼絲的抗拉強(qiáng)度時(shí)，鋼絲將發(fā)生頸縮而斷裂。由
W 
W  F  P 拉絲模  鋼絲
  σ σ σ  σ τ τ σ 
4/14  于鋼絲內(nèi)部組織缺陷的存在不可避免，因此鋼絲實(shí)際的抗拉強(qiáng)度要遠(yuǎn)低于理論抗拉強(qiáng)度。這一點(diǎn)在模序設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮。   根據(jù)固體變形理論，所有的塑性變形皆在彈性變形之后，并且伴有彈性變形，而在塑性變形之后必然有彈性恢復(fù)，即彈性變形。根據(jù)光彈性試驗(yàn)，拉拔變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力分布如圖3所示。
    圖3， 變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力分布 
  在鋼絲拉拔加工硬化不十分劇烈時(shí)，根據(jù)應(yīng)力分析，徑向應(yīng)力σr從入口向出口逐步減少，而軸向應(yīng)力σl逐漸增大。此外由于濕拉是滑動(dòng)式多模拉拔，反拉力不斷波動(dòng)，引起模子入口處彈性區(qū)劇烈波動(dòng)。因而模子入口處磨損較快，易
出現(xiàn)拉拔圓環(huán)。   在鋼絲拉拔過(guò)程中，晶粒逐漸被拉長(zhǎng)拉細(xì)，位錯(cuò)密度增加，從而鋼絲的抗拉強(qiáng)度也逐漸增加，即發(fā)生了“加工硬化”。當(dāng)位錯(cuò)密度增大到一定程度，像裂紋這樣的組織缺陷開始迅速增加并擴(kuò)展，斷絲的可能性也迅速上升。因此，
鋼絲的變形是有一定限度的。    圖4，鋼絲的“加工硬化”    拉拔過(guò)的鋼絲在一段時(shí)間后，抗拉強(qiáng)度會(huì)有一定程度的增加，我們稱之為“時(shí)
5/14  效”（aging）。這是因?yàn)榻饘僦胁糠中≡�子在一定溫度和時(shí)間條件下遷移到位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的斷層中，修補(bǔ)了這些斷層，從而提高了鋼絲強(qiáng)度。并且溫度越高，時(shí)效所需時(shí)間越短。因此既使在多道次拉拔過(guò)程中，時(shí)效也會(huì)不同程度的存在。   在拉拔過(guò)程中，由于鋼絲的不均勻變形而產(chǎn)生附加應(yīng)力，在拉拔后產(chǎn)生殘余應(yīng)力。一般鋼絲表面為拉應(yīng)力，中心為壓應(yīng)力。殘余應(yīng)力對(duì)鋼絲機(jī)械性能有顯著影響，對(duì)成品的尺寸穩(wěn)定性也有不良作用。