CN113695409A - 一种高碳钢细丝及其拉拔配模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高碳钢细丝及其拉拔配模方法，首先将直径≤0.65mm，抗拉强度>1300MPa的高碳珠光体钢丝经3～5个拉丝模具进行第一次连续冷拉拔，得到直径为0.45mm的拉拔态高碳珠光体钢丝；再将拉拔态高碳珠光体钢丝经21～25个拉丝模具进行第二次连续冷拉拔，得到直径为0.03～0.06mm的高碳钢细丝，拉拔过程中不易发生断丝现象，成品率较高。利用本发明得到的高碳钢细丝尺寸精度高、表面质量好，能够实现稳定化、批量化大生产。

Description

一种高碳钢细丝及其拉拔配模方法
技术领域
本发明涉及一种高碳钢细丝及其拉拔配模方法，属于金属丝材加工方面的技术领域。
背景技术
随着我国工业规模的不断扩大，能源供应也日趋紧张，使得太阳能为主的新能源产业得到了极大的发展空间，而光伏发电作为一种无污染且可再生的资源，具有很好的发展前景。光伏发电使用的太阳能电池组件中的主要构成部分为硅片，硅片的生产加工离不开以高碳钢细丝为芯材的金刚线切割丝。随着国家补贴资金的投入，光伏发电朝着规模化水平进一步发展，相关的产业链会更加完善，对高碳钢细丝的需求量也在逐步增加。
当制得直径小于0.06mm的高碳钢细丝，采用常规的塑性加工方法难度很大，整个制备过程需要反复进行拉拔和退火处理，不仅耗费大量的人力、财力，而且高碳钢细丝的质量和性能也会受到影响。并且对于直径小于0.06mm的高碳钢细丝，因受模孔制造、穿模操作、拉拔设备运转精度等因素的影响，拉拔过程难以控制，钢丝穿模困难，加工制备过程中容易出现断丝，造成其成材率低，加工制备技术难度大的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高碳钢细丝及其拉拔配模方法，获得尺寸稳定、强度高的高碳钢细丝，提高成材率且方便进行批量化生产。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
第一方面，本发明提供一种高碳钢细丝的拉拔配模方法，包括以下步骤：
将直径≤0.65mm，抗拉强度>1300MPa的高碳珠光体钢丝经3～5个拉丝模具进行第一次连续冷拉拔，得到直径为0.45mm的拉拔态高碳珠光体钢丝；
将拉拔态高碳珠光体钢丝经21～25个拉丝模具进行第二次连续冷拉拔，得到直径为0.03～0.06mm的高碳钢细丝。
结合第一方面，进一步的，所述第一次连续冷拉拔过程中，单道次变形量为10～20%，各道次变形量呈先高后低的趋势。
进一步的，所述第二次连续冷拉拔的道次变形量为10～25%。
进一步的，所述第二次连续冷拉拔分为以下阶段：
第一阶段：当拉拔高碳珠光体钢丝的真应变不大于总应变的一半时，单道次变形量采用先升后降的趋势配模，单道次变形量范围在14~25%之间；
第二阶段：当拉拔高碳珠光体钢丝的真应变大于总应变的一半，不大于总应变的4/5时，单道次变形量采用先升后降的趋势配模，单道次变形量范围在14~23%之间；
第三阶段：当拉拔高碳珠光体钢丝的真应变超过总应变的4/5时，单道次变形量采用逐渐降低的趋势配模，成品道次变形量最小，道次变形量范围在10~19%之间。
进一步的，所述第一阶段过程中，第一道次的变形量小于整个模链的平均道次变形量，第三道次的变形量最大。
进一步的，在第二次连续冷拉拔过程中，当穿模时的钢丝直径小于0.08mm，通过腐蚀液对钢丝头部进行腐蚀打尖，再进行穿模。
进一步的，所述第二次连续冷拉拔过程中，当钢丝直径≥0.15mm时，模具使用常规钨钢模具拉拔；当钢丝直径<0.15mm后，使用聚晶模拉拔。
进一步的，根据任一所述一种高碳钢细丝的拉拔配模方法制得的高碳钢细丝，所述高碳钢细丝的含碳量为0.80～1.05%，直径为0.03～0.06mm，抗拉强度为4000～5000MPa，尺寸精度高、表面质量好。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明提供了一种高碳钢细丝及其拉拔配模方法，利用现有拉丝设备，成功地拉出所需的高碳钢细丝，尺寸精度高、表面质量好；
本发明提供的一种高碳钢细丝拉拔配模方法，制备方法简单，中间无需进行退火处理，节能降耗，大幅度地降低了高碳钢细丝的制造成本，且制备过程中不易断丝，成品率较高，能够实现稳定、批量化生产。
通过腐蚀液对钢丝进行腐蚀打尖穿模，实现钢丝顺利穿模，解决了常规工艺穿模困难甚至无法穿模的问题。
附图说明
图1是本发明实施例1中第二次连续冷拉拔单道次变形量图；
图2是本发明实施例2中第二次连续冷拉拔单道次变形量图；
图3是本发明实施例3中第二次连续冷拉拔单道次变形量图；
图4是本发明实施例4中第二次连续冷拉拔单道次变形量图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明还提供了一种高碳钢细丝拉拔配模方法，具体步骤如下：
首先，将直径≤0.65mm，抗拉强度>1300MPa的高碳珠光体钢丝经3～5个拉丝模具进行第一次连续冷拉拔，得到直径为0.45mm的拉拔态高碳珠光体钢丝；拉拔加工单道次变形量为10～20%，各道次变形量呈先高后低。
其次，将上一步所得拉拔态高碳珠光体钢丝经21～25个拉丝模具进行第二次连续冷拉拔，得到直径为0.03～0.06mm的高碳钢细丝，拉拔加工道次变形量为10～25%。
其中可实施的，在制备高碳钢细丝的过程中，当钢丝直径小于0.08mm后，钢丝直径较细，开始穿模时是先通过腐蚀液对钢丝进行腐蚀打尖后再进行穿模，所用腐蚀液为盐酸溶液或硝酸溶液。
拉拔配模过程中，当钢丝直径≥0.15mm时，模具使用常规钨钢模具拉拔；当钢丝直径<0.15mm后，使用聚晶模拉拔。因为钢丝直径越细，拉拔越困难，聚晶模制造精度高，表面光滑，越有利于细直径的钢丝拉拔。
传统拉拔配模方法，一般是第一道次压缩率较小，第二道次压缩率最大，以后各道次压缩率逐渐递减，成品道次压缩率最小。
而本发明由于拉拔的钢丝直径较细，为防止拉拔断丝严重，降低钢丝的出模温度和残余应力，对细丝的拉拔配模设计分为三个阶段，
第一阶段：当拉拔高碳珠光体钢丝的真应变不大于总应变的一半时，单道次变形量采用先升后降的趋势配模，单道次变形量范围在14~25%之间，第一道次的变形量小于整个模链的平均道次变形量，在第三道次时压缩率最大；
第二阶段：当拉拔高碳珠光体钢丝的真应变大于总应变的一半，不大于总应变的4/5时，单道次变形量范围在14~23%之间。单道次变形量采用先升后降的趋势配模，采用中等压缩率配模，接近平均道次压缩率；
第三阶段：当拉拔高碳珠光体钢丝的真应变超过总应变的4/5时，单道次变形量采用逐渐降低的趋势配模，成品道次变形量最小，道次变形量范围在10~19%之间。成品钢丝的拉拔速度为1～5m/s，钢丝表面镀层为黄铜镀层。
本发明的钢丝拉拔过程在水箱湿拉三技机床上进行，使用的润滑剂为碱性润滑剂，浓度为7.5~9.5%。
本发明根据一种高碳钢细丝拉拔配模方法制得的一种高碳钢细丝，其含碳量为0.80～1.05%，直径为0.03～0.06mm，抗拉强度为4000～5000Mpa。
实施例1：
本实施例的一种高碳钢细丝的制备方法，具体包括以下步骤：
(1) 将直径为0.60mm，抗拉强度为1360MPa的高碳珠光体钢丝经3个拉丝模具进行第一次拉拔，得到直径为0.45mm的拉拔态高碳珠光体钢丝。拉拔单道次变形量为15～19%，依次为15.97%、19.0%、17.36%。
(2) 将直径为0.45mm的拉拔态高碳珠光体钢丝经25个拉丝模具进行第二次连续冷拉拔，得到直径为0.03mm的高碳钢细丝。其中，从第15道次开始，对钢丝进行腐蚀打尖穿模，拉拔速度为1m/s，拉拔单道次变形量为12～25%。
如图1所示，为本发明实施例1中第二次连续冷拉拔单道次变形量图，其中第二次连续冷拉拔分为以下三个阶段：
第一阶段：真应变不大于总应变的一半时，在1~11道次之间，单道次变形量先增后降，第三道次变形量最大，为24.11%，单道次变形量在18~25%之间；
第二阶段：真应变接近总应变的4/5时，在12~19道次之间，单道次变形量先增后降，此处第14道次变形量最大，达到22.77%，单道次变形量在17~23%之间；
第三阶段：真应变超过总应变的4/5时，在20~25道次之间，单道次变形量呈逐渐降低的趋势，在12~19%之间波动，成品道次变形量最小为12.11%，能够降低出模温度和钢丝表面的残余应力，稳定产品的力学性能。
制得的一种高碳钢细丝，其含碳量为0.86%，直径为0.03mm，抗拉强度为4910MPa。
实施例2：
本实施例的一种高碳钢细丝的制备方法，具体包括以下步骤：
(1) 将直径为0.60mm，抗拉强度为1360MPa的高碳珠光体钢丝经3个拉丝模具进行第一次拉拔，得到直径为0.45mm的拉拔态高碳珠光体钢丝。拉拔单道次变形量为15～19%，依次为15.97%、19.0%、17.36%。
(2) 将直径为0.45mm的拉拔态高碳珠光体钢丝经25个拉丝模具进行第二次连续冷拉拔，得到直径为0.045mm的高碳钢细丝。其中，从第18道次开始，对钢丝进行腐蚀打尖穿模，拉拔速度为2m/s，拉拔单道次变形量为12～20 %。
如图2所示，为本发明实施例2中第二次连续冷拉拔单道次变形量图，其中第二次连续冷拉拔分为以下三个阶段：
第一阶段：真应变不大于总应变的一半时，在1~11道次之间，单道次变形量先增后降，第三道次变形量最大，为20%，单道次变形量在16~20%之间；
第二阶段：真应变接近总应变的4/5时，在12~19道次之间，单道次变形量先增后降，此处第14道次变形量最大，为16.95%，单道次变形量在14~17%之间；
第三阶段：真应变超过总应变的4/5时，在20~25道次之间，单道次变形量呈逐渐降低的趋势，在12~17%之间波动，成品道次变形量最小为12.11%，能够降低出模温度和钢丝表面的残余应力，稳定产品的力学性能。
制得的一种高碳钢细丝，其含碳量为0.86%，直径为0.045mm，抗拉强度为4691MPa。
实施例3：
本实施例的一种高碳钢细丝的制备方法，具体包括以下步骤：
(1) 将直径为0.62mm，抗拉强度为1320MPa的高碳珠光体钢丝经4个拉丝模具进行第一次拉拔，得到直径为0.45mm的拉拔态高碳珠光体钢丝。拉拔单道次变形量为12～17%，依次为15.48%、16.77%、14.79%、12.11%。
(2) 将直径为0.45mm的拉拔态高碳珠光体钢丝经23个拉丝模具进行第二次连续冷拉拔，得到直径为0.05mm的高碳钢细丝。从第19道次开始，对钢丝进行腐蚀打尖穿模，拉拔速度为3m/s，拉拔单道次变形量为10～20%。
如图3所示，为本发明实施例3中第二次连续冷拉拔单道次变形量图，其中第二次连续冷拉拔分为以下三个阶段：
第一阶段：真应变不大于总应变的一半时，在1~11道次之间，单道次变形量先增后降，第三道次变形量最大，为19.57%，单道次变形量在14~20%之间；
第二阶段：真应变接近总应变的4/5时，在12~18道次之间，单道次变形量先增后降，此处第14道次变形量最大，为17.87%，单道次变形量在15~18%之间；
第三阶段：真应变超过总应变的4/5时，在19~23道次之间，单道次变形量呈逐渐降低的趋势，在10~17%之间波动，成品道次变形量最小为10.08%，能够降低出模温度和钢丝表面的残余应力，稳定产品的力学性能。
实施例4：
一种高碳钢细丝，其含碳量为0.92%，直径为0.06mm，抗拉强度为4486MPa。
一种高碳钢细丝的制备方法，包括以下步骤：
(1) 将直径为0.62mm，抗拉强度为1410MPa的高碳珠光体钢丝经4个拉丝模具进行第一次拉拔，得到直径为0.45mm的拉拔态高碳珠光体钢丝。拉拔单道次变形量为12～17%，依次为15.48%、16.77%、14.79%、12.11%。
(2) 将直径为0.45mm的拉拔态高碳珠光体钢丝经21个拉丝模具进行第二次连续冷拉拔，得到直径为0.06mm的高碳钢细丝。从第18道次开始，对钢丝进行腐蚀打尖穿模，拉拔速度为5m/s，拉拔单道次变形量为12～21%。
如图4所示，为本发明实施例4中第二次连续冷拉拔单道次变形量图，其中第二次连续冷拉拔分为以下三个阶段：
第一阶段：真应变不大于总应变的一半时，在1~9道次之间，单道次变形量先增后降，第三道次变形量最大，为21%，单道次变形量在16~21%之间；
第二阶段：真应变接近总应变的4/5时，在10~16道次之间，单道次变形量先增后降，此处第12道次变形量最大，为18.38%，单道次变形量在15~19%之间；
第三阶段：真应变超过总应变的4/5时，在17~21道次之间，单道次变形量呈逐渐降低的趋势，在12~18%之间波动，成品道次变形量最小为12.11%，能够降低出模温度和钢丝表面的残余应力，稳定产品的力学性能。
本实施例制得的一种高碳钢细丝，其含碳量为0.82%，直径为0.055mm，抗拉强度为4458MPa。
表1为制得高碳钢细丝产品的性能参数，其中，扭转检测时标距50mm，配重1.2N，转速60r/min。
表1：
直径/mm 抗拉强度/Mpa 扭转/圈 断丝长度/m
0.03 4910 40~55 >15万
0.045 4691 50~70 >60万
0.055 4458 65~85 >170万
0.06 4486 70~90 >150万
从表1中可以看出，根据本发明提供的一种高碳钢细丝的拉拔配模方法，获得的高碳钢细丝不易断丝、成品率较高，且尺寸稳定、强度高，方便进行批量化生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高碳钢细丝的拉拔配模方法，其特征在于，包括以下步骤：
将直径≤0.65mm，抗拉强度>1300MPa的高碳珠光体钢丝经3～5个拉丝模具进行第一次连续冷拉拔，得到直径为0.45mm的拉拔态高碳珠光体钢丝；
将拉拔态高碳珠光体钢丝经21～25个拉丝模具进行第二次连续冷拉拔，得到直径为0.03～0.06mm的高碳钢细丝。
2.根据权利要求1所述的一种高碳钢细丝的拉拔配模方法，其特征在于，所述第一次连续冷拉拔过程中，单道次变形量为10～20%，各道次变形量呈先高后低的趋势。
3.根据权利要求1所述的一种高碳钢细丝的拉拔配模方法，其特征在于，所述第二次连续冷拉拔的道次变形量为10～25%。
4.根据权利要求3所述的一种高碳钢细丝的拉拔配模方法，其特征在于，所述第二次连续冷拉拔分为以下阶段：
第一阶段：当拉拔高碳珠光体钢丝的真应变不大于总应变的一半时，单道次变形量采用先升后降的趋势配模，单道次变形量范围在14~25%之间；
第二阶段：当拉拔高碳珠光体钢丝的真应变大于总应变的一半，不大于总应变的4/5时，单道次变形量采用先升后降的趋势配模，单道次变形量范围在14~23%之间；
第三阶段：当拉拔高碳珠光体钢丝的真应变超过总应变的4/5时，单道次变形量采用逐渐降低的趋势配模，成品道次变形量最小，道次变形量范围在10~19%之间。
5.根据权利要求4所述的一种高碳钢细丝的拉拔配模方法，其特征在于，所述第一阶段过程中，第一道次的变形量小于整个模链的平均道次变形量，第三道次的变形量最大。
6.根据权利要求3或4所述的一种高碳钢细丝的拉拔配模方法，其特征在于，所述第二次连续冷拉拔过程中，当穿模时的钢丝直径小于0.08mm，通过腐蚀液对钢丝头部进行腐蚀打尖，再进行穿模。
7.根据权利要求1所述的一种高碳钢细丝的拉拔配模方法，其特征在于，所述第二次连续冷拉拔过程中，当钢丝直径≥0.15mm时，模具使用常规钨钢模具拉拔；当钢丝直径<0.15mm后，使用聚晶模拉拔。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种高碳钢细丝的拉拔配模方法制得的高碳钢细丝，其特征在于，所述高碳钢细丝的含碳量为0.80～1.05%，直径为0.03～0.06mm，抗拉强度为4000～5000MPa。
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杨亚楠等: "珠光体钢丝多道次拉拔成形过程中的应变路径分析" *

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CN115106391A (zh) * 2022-06-02 2022-09-27 镇江原轼新型材料有限公司 一种改进型高碳钢金刚线及制备工艺

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