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钢丝在冷加工中力学性能的不均匀是普遍存在的问题,也是我国与国外钢丝质量差距中的一个重要方面。影响钢丝力学性能的不均匀性主要有三个方面的因素:盘条质量的均匀性、拉丝工艺及模具、热处理工艺。一切拉丝工艺条件,如压缩率、模孔工作锥角度、冷却润滑、拉拔速度、润滑剂等对冷拉后钢丝力学性能的影响,都可以归纳为“热量”对钢丝的影响。钢丝在拉拔过程中,由于受到变形热及摩擦热的作用而被加热,特别是连续拉拔时,逐道次热量的不断积累,可使钢丝加热到比较高的温度,从而产生时效,显著影响钢丝力学性能。 本文主要针对拉拔工艺及模具对钢丝力学性能的影响进行探讨。重点研究中、高碳钢丝在拉拔中选择不同模具参数、压缩率、冷却条件而造成钢丝的发热、模具及卷筒的散热、钢丝进模子和出模子时的温度变化的不同对其力学性能的影响。从而得出:1、模具的工作锥角越大则钢丝拉拔时产生的拉拔力也就越大,钢丝与模子的接触长度越短,其变形越剧烈,钢丝变形时单位时间内放出的热量也就越多,最终导致钢丝出模子时的温度较高,造成钢丝抗拉强度、硬度升高而弯曲、扭转值降低。2、模具定径带越长钢丝拉拔后的弹性时效越小,其定径效果也就越好,但随着定径带的增长钢丝与模具的摩擦增大,从而加剧磨损并造成拉拔力增大,此时同样使钢丝温度升高,造成抗拉强度与硬度升高,而弯曲、扭转值降低。3、中、高碳钢在冷拉时模具的最佳工作锥角为0.85d(d为钢丝直径)定径带长度0.846 d倍。4、在中、高碳钢中,随钢丝拉拔时温度升高,时效机理被加快,其结果是钢丝塑性降低,抗拉强度升高,扭转及弯曲性能下降。(1个卷筒无水冷钢丝可平均提高抗拉强度28.7Mpa,而弯曲值平均降低3.7次、扭转值平均降低3.5次。而且随着卷筒冷却效果的恶化,其弯、扭值急剧下降。钢丝采用1个道次的间接水冷可平均提高抗拉强度16.16Mpa,而弯曲值平均降低1.3次、扭转值平均降低1.5次)。5、正常拉拔过程中,由于变形和摩擦发热,钢丝表面温度均在200℃以上,而钢丝采用直接冷却拉拔后,其温度可降低到150℃以下,平均各道可降80-100℃,而普通冷却装置钢丝温度一般都在200℃以上。钢丝采用直接水冷后其力学性能得到改善,钢丝采用直接水冷后模子使用寿命提高,特别是中间道次的拉丝模寿命提高最显著(普通冷却拉丝模使用寿命为4吨/只,而采用钢丝直接冷却后拉丝模使用寿命为5吨/只),故钢丝在拉拔时其最佳冷却方式为直接水冷、卷筒应采用窄缝式水冷。