李曉明 陳雄新 賀磊 彭超 張?zhí)焐?/p>

新疆八鋼金屬制品有限公司

一、前言

固定模拉技術(shù)應(yīng)用已有幾百年的發(fā)展歷史，近幾十年來(lái)，開(kāi)發(fā)研究應(yīng)用更為迅猛，有的問(wèn)題仍需深入研究。在諸多問(wèn)題中，突出的是模具與變形金屬接觸面的摩擦以及伴隨產(chǎn)生的熱效應(yīng)等一系列問(wèn)題，它影響拉拔后產(chǎn)品質(zhì)量，使拉拔力增大，能耗上升，模具磨損加快，影響拔后金屬的形狀尺寸，并使拉拔速度和道次面縮率受到制約。

解決上述問(wèn)題的通常途徑，一是模具的材質(zhì)與制作的改善；二是合適的潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑劑：三是合理的模具形狀和模具角度，如反張力拉拔，振動(dòng)拉拔和旋轉(zhuǎn)模拉拔等對(duì)拉拔過(guò)程都是有益的。

以上種種措施都是有效的，但拉拔的基本原理未變，金屬與模具間仍是全面的滑動(dòng)摩擦，而利用旋轉(zhuǎn)的軋輥輥軋金屬變形來(lái)生產(chǎn)鋼絲，可以把模具與變形金屬間較大的滑動(dòng)摩擦變?yōu)榉浅Ｐ〉臐L動(dòng)摩擦，減少摩擦”熱效應(yīng)” 。

輥軋變形有兩種形式，一種軋輥是被動(dòng)以輥拉的，靠施加在金屬上的拉拔力拖動(dòng)軋輥實(shí)現(xiàn)高金屬變形，一般稱為輥模拉拔法(簡(jiǎn)稱輥拔法)；另一種軋輥是主動(dòng)的，主動(dòng)旋轉(zhuǎn)的軋輥?zhàn)虢饘?，進(jìn)入孔型實(shí)現(xiàn)變形，稱為軋制法。

二、低碳鋼絲輥軋現(xiàn)狀

（一）國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

1978年6月在瑞士巴塞爾國(guó)際展覽會(huì)上展出了意大利制作的單電機(jī)集中拖動(dòng)的三輥Y型軋機(jī)?，F(xiàn)在，鋼絲輥軋技術(shù)已在美國(guó)、意大利、德國(guó)、日本、荷牙利、芬蘭以得到應(yīng)用，鋼絲品種包括低碳鋼絲、制繩鋼絲、焊接用鋼絲、不銹鋼絲、預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼簾線等20多種。

在我國(guó)，鋼絲輥軋成型工藝已經(jīng)起步，但生產(chǎn)廠家甚少，輥軋主要應(yīng)用于要求高光潔度表面的五金裝潢用鋼絲、藥芯焊絲行業(yè)和難變形金屬的拉拔如鈦合金及稀有金屬合金的加工等。

（二） 國(guó)外現(xiàn)狀

意大利的鋼絲輥軋成型工藝處于世界領(lǐng)先水平，其特點(diǎn)是軋制速度高可達(dá)到30m/s，主要應(yīng)用在高強(qiáng)度鋼絲加工和難變形金屬行業(yè)。

三、低碳鋼絲輥軋工藝特點(diǎn)

輥軋技術(shù)的興起，是對(duì)金屬制品拉絲行業(yè)的變革。輥軋鋼絲生產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)的拉絲生產(chǎn)工藝相比，具有幾大優(yōu)點(diǎn)值得大量推廣應(yīng)用。

一次輥軋的變形量大，用軋制方法生產(chǎn)鋼絲，被軋金屬在三只或四只軋輥構(gòu)成的變形區(qū)中處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)(拉拔是兩向壓一向拉的應(yīng)力狀態(tài))。壓應(yīng)力有助于金屬內(nèi)部缺陷的彌合，而拉應(yīng)力則存在使缺陷繼續(xù)擴(kuò)展的趨勢(shì)，因此輥軋比冷拉具有較低的加工硬化程度，金屬塑性變形狀況較好，此外，冷軋過(guò)程中金屬與旋轉(zhuǎn)的軋輥之間只有微小的摩擦，軋件展寬少、延伸大，所以，冷軋的變形量很大，一次冷軋的總壓縮率可達(dá)96%。

生產(chǎn)效率高，由于輥軋鋼絲可以一次成形，而且軋制速度高，輥軋速度可到25m/s，(國(guó)外輥軋鋼絲的速度己達(dá)30m/s)，國(guó)內(nèi)模拉速度最高為15m/s，所以，輥軋鋼絲的生產(chǎn)效率比冷拔生產(chǎn)高得多。輥軋生產(chǎn)過(guò)程中，前后兩盤(pán)線材對(duì)焊之后的接頭在三向壓應(yīng)力作用下易被壓合，所以輥軋時(shí)的斷絲率低。

能耗低、成材率高，拉絲過(guò)程中，摩擦損失的功占總功耗的30～40%，而輥軋過(guò)程中的這種損失卻很少，可忽略不計(jì)。此外，由于輥軋一次可實(shí)現(xiàn)的總變形雖大，所以輥軋鋼絲生產(chǎn)工藝可省略或減少退火、酸洗工序，從而使生產(chǎn)簡(jiǎn)化，節(jié)省能源，降低亂絲、切頭損失，提高成材率。

產(chǎn)品質(zhì)量好、性能可靠，拉絲過(guò)程中，被拉金屬表而與模孔內(nèi)壁之間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，金屬表面變形比較嚴(yán)重，表里發(fā)熱不一致，容易造成鋼絲橫斷面的機(jī)械性能不均，并殘留較大的附加應(yīng)力。軋制時(shí)，被軋金屬與滾動(dòng)的軋輥之間只有極輕微的摩擦，金屬的變形比較均勻，表里溫差甚小，因而鋼絲機(jī)械性能一致；此外，被軋制的金屬在壓應(yīng)力作用下，其表面缺陷易于被“焊”合，因此引起應(yīng)力集中的機(jī)率就少。

四、低碳鋼絲輥軋工藝設(shè)計(jì)

（一）模具拔生產(chǎn)

某金屬制品每年生產(chǎn)8萬(wàn)噸的低碳Ф2.8mm鋼絲，由于原材料因素?cái)嗑€慮達(dá)到3次/噸，故采用二次拉拔工藝，采用該種工藝生產(chǎn)造成人工效率低，能耗高，后續(xù)拉拔0.7mm鋼絲還需要增加一道退火工序。

（二）輥軋工藝設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)Ф2.8mm鋼絲的一次成型及后續(xù)水箱直接拉拔至Ф0.7mm，不采用中間退火，工藝設(shè)計(jì)中既要考慮鋼絲表面掛粉量，又要考慮鋼絲延伸性能的保持，將工藝設(shè)計(jì)為3模拉+3道輥軋的6道組合一次成型Ф2.8mm鋼絲，后續(xù)再水箱拉拔至Ф0.7mm，本工藝設(shè)計(jì)即利用了鋼絲模拉成型掛粉好的優(yōu)勢(shì)，利于后續(xù)水箱拉拔的潤(rùn)滑，又利用了輥軋工藝對(duì)鋼絲表面缺陷的“焊”合優(yōu)勢(shì)。

輥軋工藝要求及控制如下表：

表4.1工藝控制要求

（三）輥軋孔型設(shè)計(jì)

（1）孔型設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)輥軋鋼絲最終尺寸的關(guān)鍵設(shè)計(jì)，軋輥采用HRC≥89的硬質(zhì)合金（YG11）。

圖1 Ф2.8mm鋼絲成品輥孔型設(shè)計(jì)圖

表4.2成品輥孔型尺寸表

表4.3減徑輥孔型尺寸表

（四）組合成型工藝參數(shù)

1.使用組合工藝生產(chǎn)鋼絲規(guī)格如下表

表4.4鋼絲規(guī)格如下表

2.使用組合工藝生產(chǎn)鋼絲，鋼絲斷線率如下表

表4.6斷線率統(tǒng)計(jì)表

3.使用組合工藝生產(chǎn)鋼絲，鋼絲力學(xué)性能如下表

表4.7鋼絲力學(xué)性能如下

4.使用組合工藝生產(chǎn)鋼絲，鋼絲微觀金相組織如下表

圖4 輥軋鋼絲與模拉鋼絲金相組織對(duì)比

從產(chǎn)品的內(nèi)部金相組織對(duì)比，輥軋比拉拔的產(chǎn)品金相組織結(jié)構(gòu)更均勻。

五、總結(jié)

通過(guò)對(duì)低碳鋼絲模拉+輥軋組合生產(chǎn)工藝的探索，實(shí)現(xiàn)了Ф6.5原料一次成型至Ф2.8mm；產(chǎn)品延伸在5.0～6.5%，能夠直接應(yīng)用于后續(xù)水箱拉拔至Ф0.7mm鋼絲，減少了一道退火工序。