電線電纜拉絲工藝詳解!

 銅材料在外界溫度下總是有一個殘留的氧化膜，而這一氧化膜是當銅線進入熱杆軋製階段時，在高溫的、連續鑄造的銅杆上形成的。氧化膜具有一定的危害，因為它們會在拉絲過程中導致很多缺陷，如:使拉絲膜過度磨損、可焊性變差、搪瓷膜和裸導體之間的附著力變弱等。

拉線模是生產線材的重要工具，是實現正常的連續拉伸，保證拉伸製品質量的關鍵。要使拉線獲得高質量的拉伸製品，不僅取決於原材料以及拉線模本身的材質，還取決於模子的孔型設計和使用時的其它配合條件。目前，隨著高速拉絲機的廣泛應用，拉線模的使用在拉絲過程中具有相當重要的作用。

在實際的銅拉絲生產過程中，使用的拉絲潤滑劑有多種，它們的性能相差很大，嚴重影響線材的質量，因此為了提高線材質量，節約成本，合理選擇和正確使用拉絲潤滑劑顯得格外重要。為達到以上目的，就要求潤滑劑油基穩定，乳化性好，具有優良的潤滑性、冷卻性和清洗性，易於把銅粉末過濾與沉澱，在整個生產過程中始終保持最佳的潤滑狀態，以便形成一層能承受高壓力而不被破壞的薄膜，降低工作區的摩擦力，提高拉絲質量。各種不同的潤滑劑具有不同的優缺點，其使用時間要根據不同的特點來決定。銅單線的退火是電線電纜生產過程中的重要工序之一，導線電性能、機械性能及表麵質量的好壞很大程度上取決於退火的工藝及生產方式。金屬塑性變形的重要特點之一是加工硬化。隨著變形程度的增加，變形浪裏的所有指標，如屈服極限，強度極限和硬度都增大，而塑性指標如延伸率，斷麵縮減率都減少，同時還會增大電阻，導熱性下降。這會對拉絲產生不良的影響。拉線是利用材料的塑性來實現的一種機械操作。用於這種目的的機械可能是直接的或積累的，這種機械叫做拉絲機或者拉絲台，它包括一係列的固定的拉線模，在每個拉線模之間安置導輪以使導線保持一定的張力，拉絲機把導線拉過拉線模，最終的拉絲操作是由一個拉線模後麵所施加的力來完成的，之後把拉過的線材收到線盤上。

一、 線材拉伸的基本原理

1．線材的拉伸

線材的拉伸是指線坯在一定的拉力作用下，通過模孔發生塑性變形，使截麵減小、長度增加的一種壓力加工方法。

2．拉伸的特點

（1） 拉伸的線材有較精確的尺寸，表麵光潔，斷麵形狀可以多樣。

（2） 能拉伸大長度和各種直徑的線材。

（3） 以冷加工為主，拉伸工藝、模具、設備簡單，生產效率高。

（4） 拉伸能耗較大，變形受一定的限製。

3．拉伸的原理

拉伸屬於壓力加工範圍，拉伸過程中除了產生極少的粉屑外，體積變化甚微，因此拉伸前、後金屬的體積基本相等。

4．影響拉伸的因素

（1） 銅、鋁杆（線）材料。在其他條件相同時，拉銅線比拉鋁線的拉伸力大，拉鋁線容易斷，所以拉鋁線時應取較大的安全係數。

（2） 材料的抗拉強度。材料的抗拉強度因素很多，如材料的化學成分，壓延工藝等，抗拉強度高則拉伸力大。

（3） 變形程度。變形程度越大，在模孔變形段長度越長，因而增加了模孔對線的正壓力，摩擦力也隨之增加，拉伸力也增加。

（4） 線材與模孔間的摩擦係數。摩擦係數越大，拉伸力越大。摩擦係數由線材和模具材料光潔度、潤滑液的成分和數量決定。

（5） 線模模孔工作區和定徑區的尺寸和形狀。定徑區越大，拉伸力也越大。

（6） 線模的位置。線模安放不正或模座歪斜也會增加拉伸力。也是線徑及表麵質量不達標。

（7） 外來因素。線材不直，拉線過程中線的抖動，放線阻力，都會增加拉伸力。

 

二、 拉絲設備

1．拉絲機的分類

按模具數量分：單模拉絲機和多模拉絲機。

按工作特性分：滑動式拉絲機和非滑動式拉絲機。

按鼓輪形狀分：塔形鼓輪拉絲機、錐形鼓輪拉絲機及圓柱形鼓輪拉絲機。

按潤滑型式分：噴射式拉絲機和浸入式拉絲機。

按拉製線徑分：巨、大、中、小、細、微拉絲機。

 

2．多模拉絲機的特點

多模拉絲機是線材通過幾個規格逐漸減小尺寸的模子和其後的拉線鼓輪，而實現拉伸的拉絲機。

（1） 滑動式連續拉絲機

滑動式連續拉絲機是拉絲鼓輪圓周速度大於線材拉伸速度，並以次而產生摩擦力。

它的優點是總的延伸係數高，加工率大，拉伸速度高，產量大，易於實現自動化、機械化。

它的缺點是在拉線過程中，為了克服線材所產生的摩擦力，要消耗很多的功；對鼓輪表麵的磨損很大；對配模的要求嚴格。

A．圓柱形鼓輪拉絲機

這種拉絲機的特點是各個拉絲機鼓輪的直徑相等，且呈直線排列，主要拖動形式為一個電動機帶動各級鼓輪，它的優點是穿模方便，停車後可以測量各道次的線材直徑，以便控製拉伸的過程。它的缺點是機身較長，而且模子的數量一般不多於9個。

B． 臥式塔形鼓輪拉絲機

這種拉絲機應用最為廣泛，塔形鼓輪結構，按其塔級多少，可分二級拉絲鼓輪和多級拉絲鼓輪。它的優點是拉絲道次多，設備緊湊，占地麵積小。

（2） 無滑動式連續拉絲機

非滑動式拉絲機是線材與鼓輪之間沒有相對的滑動，線材拉伸後纏繞在拉絲鼓輪上，因此中間的鼓輪有雙重的作用，即起著拉伸鼓輪的作用，又起著儲線為下道模子拉絲的放線作用。比較多的是8、10模拉絲機。

它的優點是：鼓輪和線材表麵不易磨損；適於抗張力不大，耐磨性差的鋁（鋁合金）線的拉製；機構簡單，容易製造；由於中間鼓輪上有儲存，當某個鼓輪停止轉動時，其它鼓輪仍可在短時間內照常工作。

它的缺點是：不能高速拉伸，一般不超過12m/s；不適宜細線的拉伸。

三、 拉絲的潤滑

1．潤滑劑的作用

（1） 潤滑作用。在變形的金屬和模空之間，保持一層潤滑膜，避免模具和線材直接接觸和粘結，降低摩擦係數，從而減少能量消耗和加工道次，延長模具的使用壽命。

（2） 冷卻作用。使用冷卻的潤滑液，可以降低線材和模孔的溫度，防止線材溫度過高而發生氧化變色，提高線速。

（3） 清洗作用。在拉製過程中，不斷產生微細的金屬粉塵，潤滑液不斷衝洗模孔，消除金屬粉塵在模孔的作用。

2．潤滑劑對拉絲的影響因素

（1） 濃度。潤滑劑的濃度大，提高了它的潤滑作用，金屬線材與模孔壁的摩擦係數小，相應的摩擦力也減小，拉伸力隨之下降。但是，濃度太大，潤滑劑的粘度也隨之上升，它的衝洗作用也減小，模孔的金屬屑不易帶走，造成線材表麵質量差。濃度太大，金屬屑不會沉澱，懸浮在潤滑劑中，反而影響潤滑效果。

（2） 溫度。潤滑液的溫度過高，失去了它的冷卻作用，使金屬線材及模具的溫度升高，線材氧化變色、模具壽命減低，也影響油脂潤滑膜的強度，潤滑效果下降。溫度過高，潤滑劑粘度上升，不利於拉伸。

（3） 清潔度。潤滑劑中混入酸類物質，會造成潤滑劑分層，失去潤滑效果。潤滑劑中含堿量增加，對拉伸後的金屬線材產生腐蝕的危害。潤滑劑中有固體雜質，影響設備的潤滑係統，造成潤滑液供應不足，減小了潤滑劑起到的作用。

3．對潤滑劑的基本要求

（1） 粘附性好，潤滑劑能有效地粘附在拉製線材的表麵上。

（2） 能承受線材與模具之間的高壓，熱穩定性好。

（3） 沒有腐蝕作用。

（4） 冷卻效果好。

（5） 沒有刺激的氣味。

（6） 拉製後易於除去。

4．拉絲潤滑方式

（1） 單個模槽分散潤滑

主要用於一次拉絲機或無滑動的積儲式多模拉絲機，它對潤滑劑的形態無限製。通過模槽內的循環水起到冷卻的作用。由於模槽是敞開式的，可以直接觀察潤滑劑情況，便於調整。但是容易弄髒設備和場地。

（2） 浸入式潤滑

采用乳液壯和液體油狀的潤滑劑，適用於滑動式連續拉絲機。潤滑劑盛裝在拉絲機的專用槽內，鼓輪、線段、模具都浸入在潤滑劑中，結構簡單，能保證模具、鼓輪、線材的連續潤滑和冷卻。

它的缺點是：拉絲過程中產生的金屬屑沒有沉澱的可能，不斷被帶進模孔和鼓輪上，影響模具和鼓輪的壽命，也影響線材表麵的質量。潤滑掖槽需要有冷卻裝置，防止潤滑液溫度過高。

（3） 循環式潤滑係統

在滑動式連續拉絲機上，保證潤滑液有固定的成分和一定的溫度，可以單機使用，也可以數台拉絲機集中使用。它的優點是潤滑液裏的金屬屑可以得到充分的沉澱，定期的清理，能保證潤滑液的清潔度。它的缺點是要不定期對潤滑液進行分析，適時補充潤滑劑。

四、 拉絲模具

1．模具的種類和應用

（1） 硬質合金模， 它的優點是：耐磨性好；粘附性小；拋光性好；摩擦係數小；抗腐蝕性高。

（2） 鑽石模，由於天然鑽石模價格昂貴，非常脆弱，主要用於細微線的拉製。

（3） 聚晶模（人造鑽石），與天然鑽石一樣的高硬度和高耐磨性，主要用於小拉絲機的中間模。

 

（4） 鋼模，修製容易，價格低廉，但硬度和耐磨性比較差，壽命低，主要用於生產量小，拉大截麵的型線。

2．模具的結構尺寸

拉絲模具的模孔，有四個部分組成：

（1） 入口潤滑區：帶有圓弧，便於線材進入工作區。

（2） 工作區：金屬拉伸時產生塑性變形，線材截麵壓縮減小。

（3） 定徑區：保證線材尺寸與形狀精確和均一，延長模具的使用壽命。

（4） 出口區：出線端，防止停車時出現竹節刮傷和定徑區出口處的崩裂。

3．拉絲對模具的要求

（1） 模孔的各個區域應該光滑，不得有裂紋和凹坑的存在。

（2） 模孔的中心線要垂直於模具的端麵。 

（3） 工作區、定徑區在修磨後必須要拋光。

 

五、 拉絲過程中異常原因分析與處理

 

1．斷線

序號	產生的原因	解決辦法
1	接頭不牢	調節對焊機的電流、通電時間、壓力，提高焊接質量
2	線材有雜質	加強原材料的驗收
3	配模不合理	對模具進行調整，消除變形過程度大和過小的現象
4	模孔形狀不正確或不光滑	嚴格按標準修模，定徑區不可過長，保證模孔的光潔度
5	反拉力過大	調整鼓輪上繞線的圈數
6	鼓輪上壓線	調整鼓輪上繞線的圈數，修正磨損的鼓輪
7	潤滑不良	檢查潤滑係統，測定潤滑劑的成分和溫度
8	鋁杆潮濕	防止鋁杆受潮，潮濕的鋁杆暫時不使用

 

2．尺寸形狀不正確

序號	產生的原因	解決辦法
1	模孔磨損	經常測量線徑，發現超公差時更換模具
2	線材拉細	調整配模，改善潤滑效果
3	用錯模具	穿線後要測量線徑
4	線材劃傷	檢驗模孔的質量和潤滑
5	模具歪斜	上模時注意擺正，檢修模座

 

3．擦傷、碰傷、刮傷

序號	產生的原因	解決辦法
1	錐形鼓輪上有跳線現象	將鼓輪表麵修光，角度檢修正確
2	鼓輪上有溝槽	拆下鼓輪修複磨光
3	設備上有傷線的地方	鼓輪接口不平，導輪轉動不靈活
4	線盤互相碰撞	線盤要“T”字擺放，運輸時要彼此隔開
5	地麵不平整	整修地麵，鋪設鋼板
6	收線過滿	堅守崗位，集中精力，按規定下盤

 

4．起皮、麻坑、三角口、毛刺

序號	產生的原因	解決辦法
1	線材有飛邊、夾雜、縮孔	加強檢驗，不合格的不投產
2	模孔不光滑、變形等	嚴格檢查，不合格的模具不上機
3	潤滑不良	提高潤滑效果
4	鼓輪不光滑，滑動率過大	磨光鼓輪表麵，調整配模

 

5．波紋、蛇形

序號	產生的原因	解決辦法
1	配模不當	調整配模，在成品模的變形程度不可過小
2	拉絲機嚴重震動	檢修、加固設備，消除震動
3	線材抖動厲害	調節張力，收線速度要保持穩定
4	模孔形狀不合適	定徑區長度要合適，不可過短，甚至沒有
5	潤滑供應不均勻，不清潔	保證潤滑劑供應均勻，將潤滑劑過濾使用

 

6．線材上有連續的劃痕

序號	產生的原因	解決辦法
1	線材刮傷	檢查與線材接觸的各部位，如導輪、排線杠
2	潤滑液溫度過高	加強冷卻，必要時采用強製冷卻手段
3	潤滑劑含堿量高、不清潔	定期化驗，保持潤滑劑的成分，保證其清潔
4	模孔不光滑，有缺陷	加強模具的修理與管理，不合格模具不上機
5	模孔潤滑區被阻塞	對潤滑液要過濾，消除潤滑液中的金屬屑和各種雜質。

 

7．氧化、水漬、油汙

序號	產生的原因	解決辦法
1	潤滑不足，潤滑液溫度過高	保證潤滑液的足夠供給，加強潤滑液的冷卻
2	潤滑液飛濺	阻塞飛濺部位，成品線出口處采用毛氈擦線
3	存放場地不清潔，油汙的手套弄髒了線材	堅持5S管理，保證工作場地的清潔

 

8．收排線滿、偏、亂、緊、鬆

序號	產生的原因	解決辦法
1	排線調整不當	按收線盤規格調整排線寬度和排線位置
2	收線張力不當	調整收線張力和收線速度
3	排線機構有故障	細心觀察，及時排除
4	收線盤不規整	選用合格的線盤上機
5	收線過滿	加強監視，如是自動換盤要重新設定下盤數量或檢修設備

 

9．性能不合格

序號	產生的原因	解決辦法
1	抗拉強度、伸長率、彎曲等機械性能不合格	總變形程度小，原材料不合格，變形不均勻的原因會引起機械性能不合格，所以要選用合格的原材料，增加總變形程度，控製拉絲過程中的溫升等條件
2	電阻率不合格	主要是原材料不合格，其次是退火工藝不當