聚晶拉丝模具的拉拔力

1.1 钢丝的拉拔变形过程 
                   图1， 钢丝应力分析示意图  如图1所示：  钢丝拉拔时，受拉拔力F、正压力P 和摩擦力W共同作用，发生塑性变形。   应力状态为两向压应力σr、一向(轴向)  拉应力σl，以及周向剪切应力τ。  因此，钢丝从表层到中心，变形程度逐渐  减小。随着拉丝模入口角、钢丝与拉丝模之间的摩擦系数增大，这种不均匀变形将更加明显。严重的不均匀变形与钢丝组织缺陷共同作用，将导致中心毛刺（断丝的一种）的产生。 
    图2，中心毛刺外观（×300倍）  当拉拔应力超过模子出口处钢丝的抗拉强度时，钢丝将发生颈缩而断裂。由
W 
W  F  P 拉丝模  钢丝
  σ σ σ  σ τ τ σ 
4/14  于钢丝内部组织缺陷的存在不可避免，因此钢丝实际的抗拉强度要远低于理论抗拉强度。这一点在模序设计时必须要考虑。   根据固体变形理论，所有的塑性变形皆在弹性变形之后，并且伴有弹性变形，而在塑性变形之后必然有弹性恢复，即弹性变形。根据光弹性试验，拉拔变形区内的应力分布如图3所示。
    图3， 变形区内的应力分布 
  在钢丝拉拔加工硬化不十分剧烈时，根据应力分析，径向应力σr从入口向出口逐步减少，而轴向应力σl逐渐增大。此外由于湿拉是滑动式多模拉拔，反拉力不断波动，引起模子入口处弹性区剧烈波动。因而模子入口处磨损较快，易
出现拉拔圆环。   在钢丝拉拔过程中，晶粒逐渐被拉长拉细，位错密度增加，从而钢丝的抗拉强度也逐渐增加，即发生了“加工硬化”。当位错密度增大到一定程度，像裂纹这样的组织缺陷开始迅速增加并扩展，断丝的可能性也迅速上升。因此，
钢丝的变形是有一定限度的。    图4，钢丝的“加工硬化”    拉拔过的钢丝在一段时间后，抗拉强度会有一定程度的增加，我们称之为“时
5/14  效”（aging）。这是因为金属中部分小原子在一定温度和时间条件下迁移到位错运动产生的断层中，修补了这些断层，从而提高了钢丝强度。并且温度越高，时效所需时间越短。因此既使在多道次拉拔过程中，时效也会不同程度的存在。   在拉拔过程中，由于钢丝的不均匀变形而产生附加应力，在拉拔后产生残余应力。一般钢丝表面为拉应力，中心为压应力。残余应力对钢丝机械性能有显著影响，对成品的尺寸稳定性也有不良作用。