CN109647923A - 一种采用搓捻成形微细丝的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用搓捻成形微细丝的方法，属于制造微纳米级直径微细丝的方法,将带有平面下模固定在移动工作平台上，将待成形的缠绕在滚筒上的钛丝坯料放置在带有平面下模的上表面，将带有平面上模放置在钛丝坯料的上面，且带有平面上模固定在移动工作平台上，快速推动移动工作平台和移动工作平台使带有平面下模和带有平面上模形成反向运动，在移动工作平台上施加垂直于运动方向的力，使带有平面下模和带有平面上模之间产生夹持力，迫使钛丝坯料在滚动过程中直径变细，重复步骤四和步骤五，直至成形出所需直径的超细钛丝。优点是在搓捻过程中加载加持力促使金属丝由粗向细变化，直至达到所需要的超细金属丝，有利于金属丝的均匀变形，有利于超细丝的形成。

Description

一种采用搓捻成形微细丝的方法

技术领域

本发明属于制造微纳米级直径微细丝的方法，尤其涉及一种采用搓捻成形微细丝的方法，对于制造微纳米级直径的微细丝具有很重要的意义。

背景技术

金属超细微丝在很多行业具有广泛的应用价值，特别对于红外加热，健康、医疗等领域具有潜在的价值，然而，目前金属丝的加工主要是通过冷或热等热处理后进行拉丝成形，制造工艺设备价格不菲，成形工艺过程复杂，尤其对于成形超细微(纳米级尺寸)丝的成形技术已经制约了行业发展，近些年来国内部分研究机构在拉丝成形方面进行了相关研究，但是并没有取得突破性进展。因而发明一种技术可靠、价格低廉的超细丝的加工装置将有利于其在在相关领域的快速应用和发展。

中国发明专利“Φ0.03mm特种钛微细丝加工工艺”公开号为CN101844158A，公开了一种由Φ0.15mm通过拉丝由拉丝、热处理、氧化皮处理三部分加工为Φ0.03mm的特种钛微细丝加工工艺过程，通过该工艺解决铁丝的抗拉强度低和延伸率不好的问题，氧化皮处理过程采用单线多头连续清洗的方法，减少铁丝在途经放丝架、清洗槽、漂洗池、烘干、收线等各环节中的阻力，加工效率高，加工的铁丝抗拉强度高、延伸率好，可以实现Φ0.03mm铁丝的加工。

中国专利“光亮铁丝生产工艺”公开号为CN102319762A，公开了一种光亮铁丝生产工艺，以改变现有工艺的缺陷。其是按照如下工艺流程实施:铁链开坯一轧制-拉丝-去氧化皮-成品。本发明拉制的铁丝表面光亮美观且强度硬度增强，弹性好，使用效果比较理想。另外，本发明工艺经济效益比较好，以前按照公知工艺生产过程中大约产生15％损耗，而且损耗均不可回收，使用本发明改进后工艺，损耗为1.3％左右，且损耗都可回收利用。改进后生产工艺无环境污染，其社会效益较好。

中国专利“铁合金加工工艺及其生产铁棒和铁丝的方法”公开号为CN103192244A，公开了一种铁合金加工工艺，主要是将海绵铁加工成毛坯件，该毛坯件的机械加工性能优良，可以直接进行铁棒或铁丝的生产。本发明还公开了利用该加工工艺生产铁棒和铁丝的方法。本发明铁合金加工工艺，包括以下工序：1)压电极，将海绵铁通过压机进行压电极，形成致密的海绵铁压制块电极；2)真空烙铸，在1700～1800℃以及103Pa的条件下，对上述海绵铁压制块电极进行二次真空烙铸；3)开坯，在1000℃的条件下，通过油压机开坯，最终压成正方形坯；4)第一次轧制，在970～980℃的条件下，用轧机初步轧制成圆柱体形状毛坯；5)第二次轧制，在950℃的条件下，用轧机轧制成毛坯件。

中国专利“一种正三角形截面铁丝材Y型三辑辑模拉拔方法”公开号为CN104971956A，公开了一种正三角形截面铁丝材Y型三辑辑模拉拔方法，解决了现有固定模拉拔存在的效率低和金属变形均匀性差的问题，降低了辑模的磨损，提高了公差控制，有利于铁丝材单盘重的增加。

近年来随着超细金属丝在工业中的应用需求，相关的专利申请量在不断增多，然而，现有的拉丝成形方法在成形超细丝过程中存在易断，丝表面质量欠佳，设备成本高，成形过程复杂的问题。

发明内容

本发明提供一种采用搓捻成形微细丝的方法，以解决现有的拉丝成形方法在成形超细丝过程中存在易断，丝表面质量欠佳，设备成本高，成形过程复杂的问题。

本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：

步骤一、将带有平面下模固定在移动工作平台上；

步骤二、将待成形的缠绕在滚筒上的钛丝坯料放置在带有平面下模的上表面；

步骤三、将带有平面上模放置在钛丝坯料的上面，且带有平面上模固定在移动工作平台上；

步骤四、快速推动移动工作平台和移动工作平台使带有平面下模和带有平面上模形成反向运动；

步骤五、在移动工作平台上施加垂直于运动方向的力，使带有平面下模和带有平面上模之间产生夹持力，迫使钛丝坯料在滚动过程中直径变细；

步骤六、重复步骤四和步骤五，直至成形出所需直径的超细钛丝。

本发明中，用带有凸面下模替换带有平面下模。

本发明中，用带有凸面上模替换带有平面上模。

本发明中，用带有凸面下模替换带有平面下模，用带有凸面上模替换带有平面上模。

通过检索相关公开专利，未发现与本发明有相同之处，本发明最大创新点是采用了搓捻工艺，使用了上、下模具在搓捻过程中加载加持力促使金属丝由粗向细变化，直至达到所需要的超细金属丝，本发明在成形过程中不进行拔拉等工艺过程，有利于金属丝的均匀变形，防止细丝的局部断裂，更有利于超细丝的形成。

本发明的有益效果是:

一、本发明采用带有平面或凸面上、下模具对细丝坯料进行搓捻成形使细丝坯料局部区域发生塑性成形，在轴向上属于延长变形，降低传统的拉拔成形过程中局部受力过大，易引起局部断裂的缺陷；

二、由于在成形过程采用了上、下模搓捻成形，在一个工位就可以初步实现大直径细丝转变为超细丝的可行性，降低了传统拉拔成形工艺过程中的多工位问题，因此装置的造价低，易实现自动化，模具通用型强，降低了制造成本，可以实现以较小的能量输出促使坯料变为微细丝；

三、由于在加载过程中可以实现常温、高温等不同条件下的成形，可以实现成形过程中坯料表面产生连续地挤压塑性变形，从而避免出现皲裂等不同缺陷，提高微细丝表面质量。同时搓捻成形过程中可以降低细丝坯料中晶粒尺寸，有利于成形超细丝；

四、搓捻成形只集中作用在坯料与模具对应的局部位置，对其他部位的材料几乎不需要作用力，因此无需采用大模具，所以模具尺寸小、结构简单、成本低。

附图说明

图1是本发明将细丝坯料放置在带有平面下模和带有平面上模之间的示意图；

图2是本发明使用带有平面上模压制细丝坯料的示意图；

图3是本发明迫使带有平面上模和带有平面下模开始搓捻细丝坯料的示意图；

图4是本发明提升带有平面上模成形出微细丝的示意图；

图5是本发明将细丝坯料放置在带有凸面下模和带有凸面上模之间的示意图；

图6是本发明使用带有凸面上模压制细丝坯料的示意图；

图7是本发明迫使带有凸面模和带有凸面下模开始搓捻细丝坯料的示意图；

图8是本发明提升带有凸面上模成形出微细丝的示意图；

图9是本发明使用带有凸面上模和带有平面下模成形微细丝的示意图；

图10是本发明使用带有平面上模和带有凸面下模成形微细丝的示意图；

图11是本发明将成形出的超细丝缠绕在收集滚筒的示意图。

具体实施方式

实施例1

参见图1～4，包括下列步骤：

步骤一、将带有平面下模1固定在移动工作平台2上；

步骤二、将待成形的缠绕在滚筒3上的钛丝坯料4放置在带有平面下模1的上表面；

步骤三、将带有平面上模5放置在钛丝坯料4的上面，且带有平面上模5固定在移动工作平台6上；

步骤四、快速推动移动工作平台2和移动工作平台6使带有平面下模1和带有平面上模5形成反向运动；

步骤五、在移动工作平台6上施加垂直于运动方向的力，使带有平面下模1和带有平面上模5之间产生夹持力，迫使钛丝坯料4在滚动过程中直径变细；

步骤六、重复步骤四和步骤五，直至成形出所需直径的超细钛丝7。

实施例2

参见图5～8，包括下列步骤：

步骤一、将带有凸面下模8固定在移动工作平台2上；

步骤二、将待成形的缠绕在滚筒3上的钛丝坯料4放置在带有凸面下模8的上表面；

步骤三、将带有凸面上模9放置在钛丝坯料4的上面，且带有凸面上模9固定在移动工作平台6上；

步骤四、快速推动移动工作平台2和移动工作平台6使带有凸面下模8和带有凸面上模9形成反向运动；

步骤五、在移动工作平台6上施加垂直于运动方向的力，使带有凸面下模8和带有凸面上模9之间产生夹持力，迫使钛丝坯料4在滚动过程中直径变细；

步骤六、重复步骤四和步骤五，直至成形出所需直径的超细钛丝7。

实施例3

参见图9，包括下列步骤：

步骤一、将带有平面下模1固定在移动工作平台2上；

步骤二、将待成形的缠绕在滚筒3上的钛丝坯料4放置在带有平面下模1的上表面；

步骤三、将带有凸面上模9放置在钛丝坯料4的上面，且带有凸面上模9固定在移动工作平台6上；

步骤四、快速推动移动工作平台2和移动工作平台6使带有平面下模1和带有凸面上模9形成反向运动；

步骤五、在移动工作平台6上施加垂直于运动方向的力，使带有平面下模1和带有凸面上模9之间产生夹持力，迫使钛丝坯料4在滚动过程中直径变细；

步骤六、重复步骤四和步骤五，直至成形出所需直径的超细钛丝7。

实施例4

参见图10，包括下列步骤：

步骤一、将带有凸面下模8固定在移动工作平台2上；

步骤二、将待成形的缠绕在滚筒3上的钛丝坯料4放置在带有凸面下模8的上表面；

步骤三、将带有平面上模5放置在钛丝坯料4的上面，且带有平面上模5固定在移动工作平台6上；

步骤四、快速推动移动工作平台2和移动工作平台6使带有凸面下模8和带有平面上模5形成反向运动；

步骤五、在移动工作平台6上施加垂直于运动方向的力，使带有凸面下模8和带有平面上模5之间产生夹持力，迫使钛丝坯料4在滚动过程中直径变细；

步骤六、重复步骤四和步骤五，直至成形出所需直径的超细钛丝7。

另外，结合图11，将成形出的超细钛丝7缠绕在收集滚筒10上，可以实现超长微细丝的制备。

当采用带有平面上、下模具对细丝坯料进行搓捻成形使细丝坯料局部区域发生塑性成形，在轴向上属于延长变形，降低传统的拉拔成形过程中局部受力过大，易引起局部断裂的缺陷；由于在成形过程采用了上、下模搓捻成形，在一个工位就可以初步实现大直径细丝转变为超细丝的可行性，降低了传统拉拔成形工艺过程中的多工位问题，

当采用带有凸面上、下模对细丝坯料进行搓捻成形，使细丝坯料在周向和轴向均产生局部的塑性变形，细丝坯料其它未与模具凸面接触的部位不受模具的约束。虽然模具与细丝表面接触面积减小了，影响了成形效率，然而由于相同的成形力情况下，局部成品效率提高，从而总的成形效率基本不发生变化；

采用装置的造价低，易实现自动化，模具通用型强，降低了制造成本，可以实现以较小的能量输出促使坯料变为微细丝；由于在加载过程中可以实现常温、高温等不同条件下的成形，可以实现成形过程中坯料表面产生连续地挤压塑性变形，从而避免出现皲裂等不同缺陷，提高微细丝表面质量；同时搓捻成形过程中可以降低细丝坯料中晶粒尺寸，有利于成形超细丝；因为搓捻成形只集中作用在坯料与模具对应的局部位置，对其他部位的材料几乎不需要作用力，因此无需采用大模具，所以模具尺寸小、结构简单、成本低。

Claims (4)

1.一种采用搓捻成形微细丝的方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤一、将带有平面下模固定在移动工作平台上；

步骤二、将待成形的缠绕在滚筒上的钛丝坯料放置在带有平面下模的上表面；

步骤三、将带有平面上模放置在钛丝坯料的上面，且带有平面上模固定在移动工作平台上；

步骤四、快速推动移动工作平台和移动工作平台使带有平面下模和带有平面上模形成反向运动；

步骤五、在移动工作平台上施加垂直于运动方向的力，使带有平面下模和带有平面上模之间产生夹持力，迫使钛丝坯料在滚动过程中直径变细；

步骤六、重复步骤四和步骤五，直至成形出所需直径的超细钛丝。

2.根据权利要求1所述的一种采用搓捻成形微细丝的方法，其特征在于：用带有凸面下模替换带有平面下模。

3.根据权利要求1所述的一种采用搓捻成形微细丝的方法，其特征在于：用带有凸面上模替换带有平面上模。

4.根据权利要求1所述的一种采用搓捻成形微细丝的方法，其特征在于：用带有凸面下模替换带有平面下模，用带有凸面上模替换带有平面上模。