CN104415994A - 一种具有自加热功能的拉丝模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有自加热功能的拉丝模具，包括定径区、塑性变形区和入口端不接触变形区，定径区、塑性变形区、入口端不接触变形区从前到后依次设置，还包括入口端预热区，入口端预热区设置于入口端不接触变形区的后端，定径区与入口端预热区之间连接有热管，热管位于定径区与入口端预热区的内部。定径区与入口端预热区之间连接有热管，热管可以将热管一端的热量传递给热管的另一端。定径区的热管吸收定径区产生的热量，并将热量传递给入口端预热区，入口端预热区将热量传递给待拉丝件，从而提高了待拉丝件在拉伸前的温度，降低了拉丝过程中塑性变形区及定径区内拉丝件中部与其环部的温度梯度，减小微裂纹等缺陷的产生的概率。
Description
技术领域
本发明涉及钢丝拉拔技术领域，尤其涉及一种具有自加热功能的拉丝模具。
背景技术
根据实际测定，在一般的拉拔速度条件下，低碳钢丝拉拔一道次的平均温升为60～80℃；而高碳钢则达到100～160℃；有资料显示拉拔过程中有80%以上的功变成了热量。拉拔时产生的热量大部分被钢丝带走，但是钢丝与模具接触，大约有15～22%的热量保留在模具内。
而残留在模具内的热量的分布是很不均匀的，模具各部分与待拉丝件的接触情况不同、受力情况也有明显差异，产生和蓄积的热量也就相差很大了。由于热量分布不均，局部温度过高会使模具磨损严重而提前报废，或者由于温度过高，钢套与模芯膨胀系数相差悬殊，导致模芯脱落或模芯炸裂。
拉丝模具的定径区是待拉丝件的变形的关键区域，待拉丝件的表面与定径区摩擦产生大量的热量，该区域温度非常高。拉丝过程中，拉丝件的表面和环部的温度很高，而其中部温度较低，产生巨大的温度梯度；拉丝过程中，拉丝件的中部承受巨大的拉应力，中部以外的环部承受巨大的压应力；在大的温度梯度下拉丝的成品内部容易产生微裂纹等缺陷，导致产品报废。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有自加热功能的拉丝模具，能够及时导走拉丝模具的定径区的热量，并将热量传递给待拉丝件，提高待拉丝件在拉伸前的温度，从而减小拉丝过程中待拉丝件的中部与其环部的温度梯度，减少微裂纹等缺陷的产生。
本发明采用以下技术方案实现。
一种具有自加热功能的拉丝模具，包括定径区、塑性变形区和入口端不接触变形区，定径区、塑性变形区、入口端不接触变形区从前到后依次设置，还包括入口端预热区，入口端预热区设置于入口端不接触变形区的后端，定径区与入口端预热区之间连接有热管，热管位于定径区与入口端预热区的内部。
优选的，热管的一端的端面距定径区的拉伸孔的内表面的距离为4～10mm；热管的另一端的端面距入口端预热区的拉伸孔的内表面的距离为4～10mm。
优选的，热管通过预埋的工艺浇铸在拉丝模具的内部。
优选的，拉丝模具为组装式的拉丝模具，拉丝模具包括外组件、中间组件、内组件；热管包括第一热管、第二热管；外组件与中间组件之间卡接第一热管，中间组件与内组件之间卡接第二热管。
优选的，热管的孔径为5～10mm；热管的壳体材料的杨氏模量比拉丝模具的材料的杨氏模量大10%以上。
优选的，拉丝模具的材料为钨钴硬质合金、钢结硬质合金钢、刚玉系陶瓷或碳化硅陶瓷。
优选的，入口端预热区的热管的布管密度为80～300mm2/根；定径区的热管的布管密度为60～200mm2/根。
优选的，入口端预热区的拉伸孔的孔径比拉丝模具的坯料的直径大2～8mm。
优选的，热管的一端的端面距离定径区的拉伸孔的内表面的距离为4～10mm；热管的另一端与入口端预热区的拉伸孔连通。
优选的，入口端预热区与定径区的长度比为1.5～4。
本发明的有益效果为：一种具有自加热功能的拉丝模具，包括定径区、塑性变形区和入口端不接触变形区，定径区、塑性变形区、入口端不接触变形区从前到后依次设置，还包括入口端预热区，入口端预热区设置于入口端不接触变形区的后端，定径区与入口端预热区之间连接有热管，热管位于定径区与入口端预热区的内部。定径区与入口端预热区之间连接有热管，热管可以将热管一端的热量传递给热管的另一端。定径区的热管吸收定径区产生的热量，并将热量传递给入口端预热区，入口端预热区将热量传递给待拉丝件，从而提高了待拉丝件在拉伸前的温度，进而降低了拉丝过程中塑性变形区及定径区内拉丝件中部与其环部的温度梯度，减少微裂纹等缺陷的产生。
附图说明
为了更清楚、有效地说明本发明实施例的技术方案，将实施例中所需要使用的附图作简单介绍，不言自明的是，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来讲，无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图做出其它附图。
图1是本发明一种具有自加热功能的拉丝模具的第一个实施例的结构示意图。
图2是本发明一种具有自加热功能的拉丝模具的第二个实施例的爆炸图。
图3是本发明一种具有自加热功能的拉丝模具的第三个实施例的结构示意图。
图4是本发明一种具有自加热功能的拉丝模具的第三个实施例的爆炸图。
图中：
1-定径区；11-外组件；12-中间组件；13-内组件；2-塑性变形区；3-入口端不接触变形区；4-入口端预热区；5-热管；51-第一热管；52-第二热管。
具体实施方式
本发明提供了一种具有自加热功能的拉丝模具，为了使本领域中的技术人员更清楚的理解本发明方案，并使本发明上述的目的、特征、有益效果能够更加明白、易懂，下面结合附图1～4和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
请参阅附图1。一种具有自加热功能的拉丝模具，包括定径区1、塑性变形区2和入口端不接触变形区3，定径区1、塑性变形区2、入口端不接触变形区3从前到后依次设置，还包括入口端预热区4，入口端预热区4设置于入口端不接触变形区3的后端，定径区1与入口端预热区4之间连接有热管5，热管5位于定径区1与入口端预热区4的内部。
本实施例中，热管5的一端的端面距离定径区1的拉伸孔的内表面的距离为4mm；热管5的另一端的端面距入口端预热区4的拉伸孔的内表面的距离为4mm。
热管5通过预埋的工艺浇铸在拉丝模具的内部。
热管5的孔径为5mm；热管5的壳体材料的杨氏模量比拉丝模具的材料的杨氏模量大10%以上。拉丝模具的材料为钨钴硬质合金。
入口端预热区4的热管5的布管密度为80mm2/根；定径区1的热管5的布管密度为60mm2/根。
入口端预热区4的拉伸孔的孔径比拉丝模具的坯料的直径大2mm。
入口端预热区4与定径区1的长度比为1.5。
定径区1与入口端预热区4之间连接有热管5，热管5可以将热管5一端的热量传递给热管5的另一端。定径区1的热管5吸收定径区1产生的热量，并将热量传递给入口端预热区4，入口端预热区4将热量传递给待拉丝件，从而提高了待拉丝件在拉伸前的温度，降低了塑性变形区2的温度，进而降低了拉丝过程中塑性变形区2及定径区1内拉丝件中部与其环部的温度梯度，减小微裂纹等缺陷的产生的概率。
实施例二
请参阅附图1～2。一种具有自加热功能的拉丝模具，包括定径区1、塑性变形区2和入口端不接触变形区3，定径区1、塑性变形区2、入口端不接触变形区3从前到后依次设置，还包括入口端预热区4，入口端预热区4设置于入口端不接触变形区3的后端，定径区1与入口端预热区4之间连接有热管5，热管5位于定径区1与入口端预热区4的内部。
本实施例中，热管5的一端的端面距离定径区1的拉伸孔的内表面的距离为10mm；热管5的另一端的端面距入口端预热区4的拉伸孔的内表面的距离为10mm。热管5的一端的端面距离塑性变形区2的拉伸孔的内表面的距离也可以为6mm、8mm等；热管5的另一端的端面距入口端预热区4的拉伸孔的内表面的距离也可以为6mm、8mm等。
拉丝模具为组装式的拉丝模具，拉丝模具包括外组件11、中间组件12、内组件13；热管5包括第一热管51、第二热管52；外组件11与中间组件12之间卡接第一热管51，中间组件12与内组件13之间卡接第二热管52。
热管5的孔径为10mm；热管5的壳体材料的杨氏模量比拉丝模具的材料的杨氏模量大10%以上。拉丝模具的材料为刚玉系陶瓷，根据需要拉丝模具也可以为碳化硅陶瓷。
入口端预热区4的热管5的布管密度为300mm2/根；定径区1的热管5的布管密度为200mm2/根。
入口端预热区4的拉伸孔的孔径比拉丝模具的坯料的直径大8mm，拉丝模具的坯料和入口端预热区4之间可以添加润滑剂或者导热流体介质，从而提高结构的换热性能。
入口端预热区4与定径区1的长度比为2.8。
定径区1与入口端预热区4之间连接有热管5，热管5可以将热管5一端的热量传递给热管5的另一端。定径区1的热管5吸收定径区1产生的热量，并将热量传递给入口端预热区4，入口端预热区4将热量传递给待拉丝件，从而提高了待拉丝件在拉伸前的温度，降低了塑性变形区2的温度，进而降低了拉丝过程中塑性变形区2及定径区1内拉丝件中部与其环部的温度梯度，减小微裂纹等缺陷的产生的概率。
实施例三
请参阅附图3～4。一种具有自加热功能的拉丝模具，包括定径区1、塑性变形区2和入口端不接触变形区3，定径区1、塑性变形区2、入口端不接触变形区3从前到后依次设置，还包括入口端预热区4，入口端预热区4设置于入口端不接触变形区3的后端，定径区1与入口端预热区4之间连接有热管5，热管5位于定径区1与入口端预热区4的内部。
本实施例中，热管5的一端的端面距离定径区1的拉伸孔的内表面的距离为7mm；热管5的另一端与入口端预热区4的拉伸孔连通。热管5的一端的端面距离定径区1的拉伸孔的内表面的距离也可以为6mm、8mm等。
拉丝模具为组装式的拉丝模具，拉丝模具包括外组件11、中间组件12、内组件13；热管5包括第一热管51、第二热管52；外组件11与中间组件12之间卡接第一热管51，中间组件12与内组件13之间卡接第二热管52。
热管5的孔径为7.5mm；热管5的壳体材料的杨氏模量比拉丝模具的材料的杨氏模量大10%以上。拉丝模具的材料为钢结硬质合金钢。
入口端预热区4的热管5的布管密度为190mm2/根；定径区1的热管5的布管密度为130mm2/根。入口端预热区4的热管5的布管密度也可以为90mm2/根、120mm2/根、160mm2/根、240mm2/根；定径区1的热管5的布管密度也可以为90mm2/根、150mm2/根、180mm2/根等。
入口端预热区4的拉伸孔的孔径比拉丝模具的坯料的直径大8mm，拉丝模具的坯料和入口端预热区4之间可以添加润滑剂或者导热流体介质，从而提高结构的换热性能。
入口端预热区4与定径区1的长度比为4。
定径区1与入口端预热区4之间连接有热管5，热管5可以将热管5一端的热量传递给热管5的另一端。定径区1的热管5吸收定径区1产生的热量，并将热量传递给入口端预热区4，入口端预热区4将热量传递给待拉丝件，从而提高了待拉丝件在拉伸前的温度，降低了塑性变形区2的温度，进而降低了拉丝过程中塑性变形区2及定径区1内拉丝件中部与其环部的温度梯度，减小微裂纹等缺陷的产生的概率。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有自加热功能的拉丝模具，包括定径区（1）、塑性变形区（2）和入口端不接触变形区（3），定径区（1）、塑性变形区（2）、入口端不接触变形区（3）从前到后依次设置，其特征在于，还包括入口端预热区（4），所述入口端预热区（4）设置于入口端不接触变形区（3）的后端，所述定径区（1）与所述入口端预热区（4）之间连接有热管（5），所述热管（5）位于定径区（1）与入口端预热区（4）的内部。
2.如权利要求1所述的拉丝模具，其特征在于，所述热管（5）的一端的端面距定径区（1）的拉伸孔的内表面的距离为4～10mm；所述热管（5）的另一端的端面距入口端预热区（4）的拉伸孔的内表面的距离为4～10mm。
3.如权利要求2所述的拉丝模具，其特征在于，所述热管（5）通过预埋的工艺浇铸在所述拉丝模具的内部。
4.如权利要求2所述的拉丝模具，其特征在于，所述拉丝模具为组装式的拉丝模具，所述拉丝模具包括外组件（11）、中间组件（12）、内组件（13）；所述热管（5）包括第一热管（51）、第二热管（52）；所述外组件（11）与中间组件（12）之间卡接第一热管（51），所述中间组件（12）与内组件（13）之间卡接第二热管（52）。
5.如权利要求1所述的拉丝模具，其特征在于，所述热管（5）的孔径为5～10mm；所述热管（5）的壳体材料的杨氏模量比所述拉丝模具的材料的杨氏模量大10%以上。
6.如权利要求5所述的拉丝模具，其特征在于，所述拉丝模具为钨钴硬质合金、钢结硬质合金钢、刚玉系陶瓷或碳化硅陶瓷制作的拉丝模具。
7.如权利要求1所述的拉丝模具，其特征在于，所述入口端预热区（4）的热管（5）的布管密度为80～300mm2/根；所述定径区（1）的热管（5）的布管密度为60～200mm2/根。
8.如权利要求1所述的拉丝模具，其特征在于，所述入口端预热区（4）的拉伸孔的孔径比所述拉丝模具的坯料的直径大2～8mm。
9.如权利要求8所述的拉丝模具，其特征在于，所述热管（5）的一端的端面距离定径区（1）的拉伸孔的内表面的距离为4～10mm；热管（5）的另一端与入口端预热区（4）的拉伸孔连通。
10.如权利要求1所述的拉丝模具，其特征在于，所述入口端预热区（4）与定径区（1）的长度比为1.5～4。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113319139A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-08-31 | 沈阳理工大学 | 一种整体式芯头管材单道次连续拉拔装置 |
| CN113385546A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-14 | 沈阳理工大学 | 一种单道次双芯头管材拉拔装置 |
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2013
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Cited By (3)
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| CN113319139A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-08-31 | 沈阳理工大学 | 一种整体式芯头管材单道次连续拉拔装置 |
| CN113385546A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-14 | 沈阳理工大学 | 一种单道次双芯头管材拉拔装置 |
| CN113385546B (zh) * | 2021-06-23 | 2023-11-07 | 沈阳理工大学 | 一种单道次双芯头管材拉拔装置 |
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