电线电缆拉丝工艺详解!

 铜材料在外界温度下总是有一个残留的氧化膜，而这一氧化膜是当铜线进入热杆轧制阶段时，在高温的、连续铸造的铜杆上形成的。氧化膜具有一定的危害，因为它们会在拉丝过程中导致很多缺陷，如:使拉丝膜过度磨损、可焊性变差、搪瓷膜和裸导体之间的附着力变弱等。

拉线模是生产线材的重要工具，是实现正常的连续拉伸，保证拉伸制品质量的关键。要使拉线获得高质量的拉伸制品，不仅取决于原材料以及拉线模本身的材质，还取决于模子的孔型设计和使用时的其它配合条件。目前，随着高速拉丝机的广泛应用，拉线模的使用在拉丝过程中具有相当重要的作用。

在实际的铜拉丝生产过程中，使用的拉丝润滑剂有多种，它们的性能相差很大，严重影响线材的质量，因此为了提高线材质量，节约成本，合理选择和正确使用拉丝润滑剂显得格外重要。为达到以上目的，就要求润滑剂油基稳定，乳化性好，具有优良的润滑性、冷却性和清洗性，易于把铜粉末过滤与沉淀，在整个生产过程中始终保持最佳的润滑状态，以便形成一层能承受高压力而不被破坏的薄膜，降低工作区的摩擦力，提高拉丝质量。各种不同的润滑剂具有不同的优缺点，其使用时间要根据不同的特点来决定。铜单线的退火是电线电缆生产过程中的重要工序之一，导线电性能、机械性能及表面质量的好坏很大程度上取决于退火的工艺及生产方式。金属塑性变形的重要特点之一是加工硬化。随着变形程度的增加，变形浪里的所有指标，如屈服极限，强度极限和硬度都增大，而塑性指标如延伸率，断面缩减率都减少，同时还会增大电阻，导热性下降。这会对拉丝产生不良的影响。拉线是利用材料的塑性来实现的一种机械操作。用于这种目的的机械可能是直接的或积累的，这种机械叫做拉丝机或者拉丝台，它包括一系列的固定的拉线模，在每个拉线模之间安置导轮以使导线保持一定的张力，拉丝机把导线拉过拉线模，最终的拉丝操作是由一个拉线模后面所施加的力来完成的，之后把拉过的线材收到线盘上。

一、 线材拉伸的基本原理

1．线材的拉伸

线材的拉伸是指线坯在一定的拉力作用下，通过模孔发生塑性变形，使截面减小、长度增加的一种压力加工方法。

2．拉伸的特点

（1） 拉伸的线材有较精确的尺寸，表面光洁，断面形状可以多样。

（2） 能拉伸大长度和各种直径的线材。

（3） 以冷加工为主，拉伸工艺、模具、设备简单，生产效率高。

（4） 拉伸能耗较大，变形受一定的限制。

3．拉伸的原理

拉伸属于压力加工范围，拉伸过程中除了产生极少的粉屑外，体积变化甚微，因此拉伸前、后金属的体积基本相等。

4．影响拉伸的因素

（1） 铜、铝杆（线）材料。在其他条件相同时，拉铜线比拉铝线的拉伸力大，拉铝线容易断，所以拉铝线时应取较大的安全系数。

（2） 材料的抗拉强度。材料的抗拉强度因素很多，如材料的化学成分，压延工艺等，抗拉强度高则拉伸力大。

（3） 变形程度。变形程度越大，在模孔变形段长度越长，因而增加了模孔对线的正压力，摩擦力也随之增加，拉伸力也增加。

（4） 线材与模孔间的摩擦系数。摩擦系数越大，拉伸力越大。摩擦系数由线材和模具材料光洁度、润滑液的成分和数量决定。

（5） 线模模孔工作区和定径区的尺寸和形状。定径区越大，拉伸力也越大。

（6） 线模的位置。线模安放不正或模座歪斜也会增加拉伸力。也是线径及表面质量不达标。

（7） 外来因素。线材不直，拉线过程中线的抖动，放线阻力，都会增加拉伸力。

 

二、 拉丝设备

1．拉丝机的分类

按模具数量分：单模拉丝机和多模拉丝机。

按工作特性分：滑动式拉丝机和非滑动式拉丝机。

按鼓轮形状分：塔形鼓轮拉丝机、锥形鼓轮拉丝机及圆柱形鼓轮拉丝机。

按润滑型式分：喷射式拉丝机和浸入式拉丝机。

按拉制线径分：巨、大、中、小、细、微拉丝机。

 

2．多模拉丝机的特点

多模拉丝机是线材通过几个规格逐渐减小尺寸的模子和其后的拉线鼓轮，而实现拉伸的拉丝机。

（1） 滑动式连续拉丝机

滑动式连续拉丝机是拉丝鼓轮圆周速度大于线材拉伸速度，并以次而产生摩擦力。

它的优点是总的延伸系数高，加工率大，拉伸速度高，产量大，易于实现自动化、机械化。

它的缺点是在拉线过程中，为了克服线材所产生的摩擦力，要消耗很多的功；对鼓轮表面的磨损很大；对配模的要求严格。

A．圆柱形鼓轮拉丝机

这种拉丝机的特点是各个拉丝机鼓轮的直径相等，且呈直线排列，主要拖动形式为一个电动机带动各级鼓轮，它的优点是穿模方便，停车后可以测量各道次的线材直径，以便控制拉伸的过程。它的缺点是机身较长，而且模子的数量一般不多于9个。

B． 卧式塔形鼓轮拉丝机

这种拉丝机应用最为广泛，塔形鼓轮结构，按其塔级多少，可分二级拉丝鼓轮和多级拉丝鼓轮。它的优点是拉丝道次多，设备紧凑，占地面积小。

（2） 无滑动式连续拉丝机

非滑动式拉丝机是线材与鼓轮之间没有相对的滑动，线材拉伸后缠绕在拉丝鼓轮上，因此中间的鼓轮有双重的作用，即起着拉伸鼓轮的作用，又起着储线为下道模子拉丝的放线作用。比较多的是8、10模拉丝机。

它的优点是：鼓轮和线材表面不易磨损；适于抗张力不大，耐磨性差的铝（铝合金）线的拉制；机构简单，容易制造；由于中间鼓轮上有储存，当某个鼓轮停止转动时，其它鼓轮仍可在短时间内照常工作。

它的缺点是：不能高速拉伸，一般不超过12m/s；不适宜细线的拉伸。

三、 拉丝的润滑

1．润滑剂的作用

（1） 润滑作用。在变形的金属和模空之间，保持一层润滑膜，避免模具和线材直接接触和粘结，降低摩擦系数，从而减少能量消耗和加工道次，延长模具的使用寿命。

（2） 冷却作用。使用冷却的润滑液，可以降低线材和模孔的温度，防止线材温度过高而发生氧化变色，提高线速。

（3） 清洗作用。在拉制过程中，不断产生微细的金属粉尘，润滑液不断冲洗模孔，消除金属粉尘在模孔的作用。

2．润滑剂对拉丝的影响因素

（1） 浓度。润滑剂的浓度大，提高了它的润滑作用，金属线材与模孔壁的摩擦系数小，相应的摩擦力也减小，拉伸力随之下降。但是，浓度太大，润滑剂的粘度也随之上升，它的冲洗作用也减小，模孔的金属屑不易带走，造成线材表面质量差。浓度太大，金属屑不会沉淀，悬浮在润滑剂中，反而影响润滑效果。

（2） 温度。润滑液的温度过高，失去了它的冷却作用，使金属线材及模具的温度升高，线材氧化变色、模具寿命减低，也影响油脂润滑膜的强度，润滑效果下降。温度过高，润滑剂粘度上升，不利于拉伸。

（3） 清洁度。润滑剂中混入酸类物质，会造成润滑剂分层，失去润滑效果。润滑剂中含碱量增加，对拉伸后的金属线材产生腐蚀的危害。润滑剂中有固体杂质，影响设备的润滑系统，造成润滑液供应不足，减小了润滑剂起到的作用。

3．对润滑剂的基本要求

（1） 粘附性好，润滑剂能有效地粘附在拉制线材的表面上。

（2） 能承受线材与模具之间的高压，热稳定性好。

（3） 没有腐蚀作用。

（4） 冷却效果好。

（5） 没有刺激的气味。

（6） 拉制后易于除去。

4．拉丝润滑方式

（1） 单个模槽分散润滑

主要用于一次拉丝机或无滑动的积储式多模拉丝机，它对润滑剂的形态无限制。通过模槽内的循环水起到冷却的作用。由于模槽是敞开式的，可以直接观察润滑剂情况，便于调整。但是容易弄脏设备和场地。

（2） 浸入式润滑

采用乳液壮和液体油状的润滑剂，适用于滑动式连续拉丝机。润滑剂盛装在拉丝机的专用槽内，鼓轮、线段、模具都浸入在润滑剂中，结构简单，能保证模具、鼓轮、线材的连续润滑和冷却。

它的缺点是：拉丝过程中产生的金属屑没有沉淀的可能，不断被带进模孔和鼓轮上，影响模具和鼓轮的寿命，也影响线材表面的质量。润滑掖槽需要有冷却装置，防止润滑液温度过高。

（3） 循环式润滑系统

在滑动式连续拉丝机上，保证润滑液有固定的成分和一定的温度，可以单机使用，也可以数台拉丝机集中使用。它的优点是润滑液里的金属屑可以得到充分的沉淀，定期的清理，能保证润滑液的清洁度。它的缺点是要不定期对润滑液进行分析，适时补充润滑剂。

四、 拉丝模具

1．模具的种类和应用

（1） 硬质合金模， 它的优点是：耐磨性好；粘附性小；抛光性好；摩擦系数小；抗腐蚀性高。

（2） 钻石模，由于天然钻石模价格昂贵，非常脆弱，主要用于细微线的拉制。

（3） 聚晶模（人造钻石），与天然钻石一样的高硬度和高耐磨性，主要用于小拉丝机的中间模。

 

（4） 钢模，修制容易，价格低廉，但硬度和耐磨性比较差，寿命低，主要用于生产量小，拉大截面的型线。

2．模具的结构尺寸

拉丝模具的模孔，有四个部分组成：

（1） 入口润滑区：带有圆弧，便于线材进入工作区。

（2） 工作区：金属拉伸时产生塑性变形，线材截面压缩减小。

（3） 定径区：保证线材尺寸与形状精确和均一，延长模具的使用寿命。

（4） 出口区：出线端，防止停车时出现竹节刮伤和定径区出口处的崩裂。

3．拉丝对模具的要求

（1） 模孔的各个区域应该光滑，不得有裂纹和凹坑的存在。

（2） 模孔的中心线要垂直于模具的端面。 

（3） 工作区、定径区在修磨后必须要抛光。

 

五、 拉丝过程中异常原因分析与处理

 

1．断线

序号	产生的原因	解决办法
1	接头不牢	调节对焊机的电流、通电时间、压力，提高焊接质量
2	线材有杂质	加强原材料的验收
3	配模不合理	对模具进行调整，消除变形过程度大和过小的现象
4	模孔形状不正确或不光滑	严格按标准修模，定径区不可过长，保证模孔的光洁度
5	反拉力过大	调整鼓轮上绕线的圈数
6	鼓轮上压线	调整鼓轮上绕线的圈数，修正磨损的鼓轮
7	润滑不良	检查润滑系统，测定润滑剂的成分和温度
8	铝杆潮湿	防止铝杆受潮，潮湿的铝杆暂时不使用

 

2．尺寸形状不正确

序号	产生的原因	解决办法
1	模孔磨损	经常测量线径，发现超公差时更换模具
2	线材拉细	调整配模，改善润滑效果
3	用错模具	穿线后要测量线径
4	线材划伤	检验模孔的质量和润滑
5	模具歪斜	上模时注意摆正，检修模座

 

3．擦伤、碰伤、刮伤

序号	产生的原因	解决办法
1	锥形鼓轮上有跳线现象	将鼓轮表面修光，角度检修正确
2	鼓轮上有沟槽	拆下鼓轮修复磨光
3	设备上有伤线的地方	鼓轮接口不平，导轮转动不灵活
4	线盘互相碰撞	线盘要“T”字摆放，运输时要彼此隔开
5	地面不平整	整修地面，铺设钢板
6	收线过满	坚守岗位，集中精力，按规定下盘

 

4．起皮、麻坑、三角口、毛刺

序号	产生的原因	解决办法
1	线材有飞边、夹杂、缩孔	加强检验，不合格的不投产
2	模孔不光滑、变形等	严格检查，不合格的模具不上机
3	润滑不良	提高润滑效果
4	鼓轮不光滑，滑动率过大	磨光鼓轮表面，调整配模

 

5．波纹、蛇形

序号	产生的原因	解决办法
1	配模不当	调整配模，在成品模的变形程度不可过小
2	拉丝机严重震动	检修、加固设备，消除震动
3	线材抖动厉害	调节张力，收线速度要保持稳定
4	模孔形状不合适	定径区长度要合适，不可过短，甚至没有
5	润滑供应不均匀，不清洁	保证润滑剂供应均匀，将润滑剂过滤使用

 

6．线材上有连续的划痕

序号	产生的原因	解决办法
1	线材刮伤	检查与线材接触的各部位，如导轮、排线杠
2	润滑液温度过高	加强冷却，必要时采用强制冷却手段
3	润滑剂含碱量高、不清洁	定期化验，保持润滑剂的成分，保证其清洁
4	模孔不光滑，有缺陷	加强模具的修理与管理，不合格模具不上机
5	模孔润滑区被阻塞	对润滑液要过滤，消除润滑液中的金属屑和各种杂质。

 

7．氧化、水渍、油污

序号	产生的原因	解决办法
1	润滑不足，润滑液温度过高	保证润滑液的足够供给，加强润滑液的冷却
2	润滑液飞溅	阻塞飞溅部位，成品线出口处采用毛毡擦线
3	存放场地不清洁，油污的手套弄脏了线材	坚持5S管理，保证工作场地的清洁

 

8．收排线满、偏、乱、紧、松

序号	产生的原因	解决办法
1	排线调整不当	按收线盘规格调整排线宽度和排线位置
2	收线张力不当	调整收线张力和收线速度
3	排线机构有故障	细心观察，及时排除
4	收线盘不规整	选用合格的线盘上机
5	收线过满	加强监视，如是自动换盘要重新设定下盘数量或检修设备

 

9．性能不合格

序号	产生的原因	解决办法
1	抗拉强度、伸长率、弯曲等机械性能不合格	总变形程度小，原材料不合格，变形不均匀的原因会引起机械性能不合格，所以要选用合格的原材料，增加总变形程度，控制拉丝过程中的温升等条件
2	电阻率不合格	主要是原材料不合格，其次是退火工艺不当