CN114713649A

CN114713649A - 一种双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法及装置

Info

Publication number: CN114713649A
Application number: CN202210332683.5A
Authority: CN
Inventors: 白新歌; 迟旭; 刘勇; 李国臣
Original assignee: Dalian Lianhuan New Material Technology Co ltd
Current assignee: Dalian Lianhuan New Material Technology Co ltd
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2042-03-31
Also published as: CN114713649B

Abstract

本发明提供一种双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法，包括以下步骤：S1：线材输送至二联拉丝机经二次连续单向拉拔后输出，并分别测量每道次线材抗拉强度增量ΔRm1、ΔRm2。本发明利用正向拉拔和反向拉拔交替进行的方案来对线材抗拉强度的增量进行控制，通过拟合出每遍每道次线材的抗拉强度增量□Rm与减面率x之间的函数关系，在实际的生产过程中，先根据线材所要求达到的抗拉强度计算出线材需要进行正反向拉拔的遍数和道次，以控制每遍拉拔的中间道次抗拉强度不增加甚至减少一些，使成品抗拉强度达到客户要求，及时交货，避免单向连续拉拔时造成线材抗拉强度持续增加而造成成品线材质量不合格的问题。

Description

一种双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法及装置

技术领域

本发明涉及冷拔线材生产技术领域，具体涉及一种双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法及装置。

背景技术

在对材料进行冷加工时，其内部的位错密度会因为位错的萌生与增殖机制的激活而升高，随着不同滑移系位错的启动以及位错密度的增大，这将显著提高滑移的阻力，在力学行为上表现为强度的增加，固对于碳素弹簧钢丝而言，可以通过连续一个方向进行加工，使位错密度越来越大，以使其抗拉强度达到某一具体规格的最大值，从而提高线材强度的目的。如本申请人于2021年7月5日，申请的发明专利，其申请号为CN202110768227.0，名称为一种单方向拉拔提高线材抗拉强度的方法及装置，该专利利用减面率递减的原则，通过对每遍每道次线材拉拔时的抗拉强度进行测量，并拟合出抗拉强度增量与减面率之间的函数关系，从而可根据线材所需要增加的抗拉强度，对拉拔所需要的遍数和道次进行计算，从而可以使用较少的拉拔道次，就可以达到理想的强度增加效果，且可以保证在线材拉拔时不至于出现粘连模具的现象。但是，上述公开的专利随着拉拔次数的增加，线材的抗拉强度是递增的，虽然线材的抗拉强度达到某一数值后增加的缓慢，但是抗拉强度总体还是增加的，这样一来，在实际的生产过程中，按照单方向连续拉拔的方式将线材拉拔到所需的规格时，由于每遍每道次线材抗拉强度增量较大，会造成所得到的线材抗拉强度大于客户需要，尤其是对于碳素弹簧钢丝或者中碳低合金钢丝而言，连续的单方向拉拔难以使线材的抗拉强度准确的处于所要求的范围内，即使得线材的实际抗拉强度与所要求的抗拉强度差值较大。

发明内容

本发明提供一种利用正向拉拔和反向拉拔交替进行的方案来对线材抗拉强度的增量进行控制，以使得每遍拉拔的中间道次抗拉强度不增加甚至减少一些，使成品抗拉强度接近客户要求数值的双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法，包括以下步骤：

S1：线材输送至二联拉丝机经二次连续单向拉拔后输出，并分别测量每道次线材抗拉强度增量ΔRm1、ΔRm2；

S2：步骤S1得到的线材尾部输送至二联拉丝机经二次连续单向拉拔后输出，并分别测量每道次线材抗拉强度增量ΔRm3、ΔRm4；

S3：将步骤S2得到的线材尾部再次重复步骤S1和S2至少二次，并分别测量每遍每道次线材抗拉强度增量ΔRm(2n-1)、ΔRm(2n)，每遍二道次连续单向拉拔中，沿线材输送方向各道次减面率x呈递减趋势，当最后一遍拉拔时的径减量相同时，最后一遍拉拔中的后一道次减面率设置成大于前一道次的减面率，具体可以将最后一遍拉拔中的后一道次减面率设置成略大于前一道次的减面率，每遍二道次减面率依次为x1、x2、x3、x4、…、x(2n-1)、x(2n)，其中，n为输送至二联拉丝机中单向拉拔的遍数，x1＞x2＞x3＞x4＞x5＞x6＞x7＞x8，x9＞x10＞x11＞x12＞x13＞x14＞x15＞x16，x1≥x9、x2≥x10、x3≥x11、x4≥x12、…、x(n)≥x(n+8)；

S4：将得到的每遍每道次线材的抗拉强度增量ΔRm与减面率x拟合得到减面率-抗拉强度增量二次函数；

当n≤4时，ΔRm1、ΔRm2、ΔRm3、ΔRm4、ΔRm5、ΔRm6、ΔRm7、ΔRm8与减面率x之间满足以下函数关系：y1＝1.5638x²-36.832x+264.43；当4＜n≤8时，□Rm9、ΔRm10、ΔRm11、ΔRm12、ΔRm13、ΔRm14、ΔRm15、ΔRm16与减面率x之间满足以下函数关系：y2＝0.0862x²-1.1478x+9.4034。

优选的，所述步骤S1中还包括通过放线机构将线材输入二联拉丝机的步骤。

优选的，所述步骤S2中还包括通过收线机构将线材输出二联拉丝机的步骤。

优选的，所述放线机构和收线机构均为收放线器。

优选的，所述步骤S2中通过翻转机构实现线材翻转。

优选的，当n为4时，19％≤(x1；x9)≤34％，14％≤(x2；x10)≤29％，11％≤(x3；x11)≤25％，4％≤(x4；x12)≤19％；且所述步骤S3中每遍二道次连续单向拉拔中，沿线材输送方向每遍每道次减面率x极差为一恒定值。

一种使用前述的双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法的装置，包括二联拉丝机，还包括设置在二联拉丝机输入端的放线机构以及设置在二联拉丝机输出端的收线机构，所述二联拉丝机的输出端还包括用于调整线材走向的翻转机构。

由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：本发明利用位错正向增加，反向抵消的原理，利用正向拉拔和反向拉拔交替进行的方案来对线材抗拉强度的增量进行控制，具体是，通过对每遍每道次线材拉拔时的抗拉强度进行测量，并拟合出每遍每道次线材的抗拉强度增量□Rm与减面率x之间的函数关系，因此在实际的生产过程中，先根据线材所要求达到的抗拉强度计算出线材需要进行正反向拉拔的遍数和道次，利用正反向拉拔的方案，以控制每遍拉拔的中间道次抗拉强度不增加甚至减少一些，使成品抗拉强度达到客户要求，及时交货，避免单向连续拉拔时使线材抗拉强度持续增加而造成成品线材质量不合格的问题。

附图说明

图1为本发明提供的装置的结构示意图；

图2为正反向拉拔时1-4遍线材抗拉强度与减面率的数学模型关系图；

图3为正反向拉拔时5-8遍线材抗拉强度与减面率的数学模型关系图；

图4为本发明提供的方法的流程图。

图中：10、二联拉丝机；20、放线机构；30、收线机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

实施例：

参照图4，一种双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法，包括以下步骤：

S3：将步骤S2得到的线材尾部再次重复步骤S1和S2至少二次，并分别测量每遍每道次线材抗拉强度增量ΔRm(2n-1)、ΔRm(2n)，每遍二道次连续单向拉拔中，沿线材输送方向各道次减面率x呈递减趋势，当最后一遍拉拔时的径减量相同时，最后一遍拉拔中的后一道次减面率可以设置成略大于前一道次的减面率，每遍二道次减面率依次为x1、x2、x3、x4、…、x(2n-1)、x(2n)，其中，n为输送至二联拉丝机中单向拉拔的遍数，x1＞x2＞x3＞x4＞x5＞x6＞x7＞x8，x9＞x10＞x11＞x12＞x13＞x14＞x15＞x16，x1≥x9、x2≥x10、x3≥x11、x4≥x12、…、x(n)≥x(n+8)；

当n≤4时，ΔRm1、ΔRm2、ΔRm3、ΔRm4、ΔRm5、ΔRm6、ΔRm7、ΔRm8与减面率x之间满足以下函数关系：y1＝1.5638x²-36.832x+264.43；当4＜n≤8时，□Rm9、ΔRm10、ΔRm11、ΔRm12、ΔRm13、ΔRm14、ΔRm15、ΔRm16与减面率x之间满足以下函数关系：y2＝0.0862x²-1.1478x+9.4034，具体的数学关系模型图如图2和图3所示，本发明利用位错正向增加，反向抵消的原理，利用正向拉拔和反向拉拔交替进行的方案来对线材抗拉强度的增量进行控制，具体是，通过对每遍每道次线材拉拔时的抗拉强度进行测量，并拟合出每遍每道次线材的抗拉强度增量□Rm与减面率x之间的函数关系，因此在实际的生产过程中，先根据线材所要求达到的抗拉强度计算出线材需要进行正反向拉拔的遍数和道次，利用正反向拉拔的方案，以控制每遍拉拔的中间道次抗拉强度不增加甚至减少一些，使成品抗拉强度达到客户要求，及时交货，避免单向连续拉拔时造成线材抗拉强度持续增加而造成成品线材质量不合格的问题，此外，本发明中的减面率可以根据客户需要的实际尺寸和成品圆丝直径进行调整。

本发明中，通过将各道次减面率设置成，x1＞x2＞x3＞x4＞x5＞x6＞x7＞x8，x9＞x10＞x11＞x12＞x13＞x14＞x15＞x16，x1≥x9、x2≥x10、x3≥x11、x4≥x12、…、x(n)≥x(n+8)，是因为：利用减面率递减的原理，在对线材进行多遍拉拔后，减面率按表1设计，到第四遍拉拔时，再按照表1重新设计减面率，并使得x9≤x1、x10≤x2、x11≤x3、x12≤x4，在直径小于2.00mm或最后一遍(第七遍或第六遍拉拔时)，就按照径减量相同的原理设计，不必拘泥于减面率递减的原理，防止在拉拔时出现粘模。

作为本发明优选的技术方案，所述步骤S1中还包括通过放线机构将线材输入二联拉丝机的步骤，由此，利用放线机构的输送作用，以将线材稳定的输送至二联拉丝机内进行拉拔作业。

进一步的，所述步骤S2中还包括通过收线机构将线材输出二联拉丝机的步骤，由此，在线材经二联拉丝机拉拔后，利用收线机构将拉拔后的线材收纳起来，以便于线材在经正向拉拔后，从收线机构经翻转机构输出至二联拉丝机进行反向拉拔。

进一步的，上述的放线机构和收线机构均为收放线器。

作为本发明优选的技术方案，所述步骤S2中通过翻转机构实现线材翻转，从而通过该翻转机构，便于第二遍反向拉拔时，线材进入二联拉丝机时阻力较小，放线顺畅，保证每一遍从尾部开始拉拔。

作为本发明优选的技术方案，本发明在拉拔时每遍中线材每道次的减面率设置范围与输送至二联拉丝机中单向拉拔的遍数有关，即当n为4时，19％≤(x1；x9)≤34％，14％≤(x2；x10)≤29％，11％≤(x3；x11)≤25％，4％≤(x4；x12)≤19％，且所述步骤S3中每遍二道次连续单向拉拔中，沿线材输送方向每遍每道次减面率x极差为一恒定值，即每遍每道次的减面率设定值差值为一定值，如上述的n为1或2或3或4时，减面率的差值为15％，具体见表1。

本发明还公开了一种使用前述的双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法的装置，参照图1，所述装置包括二联拉丝机10，还包括设置在二联拉丝机输入端的放线机构20以及设置在二联拉丝机输出端的收线机构30，所述二联拉丝机的输出端还包括用于调整线材走向的翻转机构，利用放线机构向二联拉丝机内输入待拉拔的线材，而经二联拉丝机拉拔后的线材可经收线机构进行收纳，并经上述的翻转机构调转线材走向后再次输入至二联拉丝机内进行下一次的拉拔。

表1-线材每道次减面率设计范围

现选取直径φ为5.5mm的55CrSi的线材按照上述的方案进行双道次正反向多遍拉拔试验，具体的，每遍各道次的线材径减量如表2所示，从而得出每遍各道次的线材减面率设计如表3。

表2-双道次正反向八遍拉拔时线材径减量设计

表3-双向拉拔时每遍各道次减面率设计

按照上述设计的每遍每道次拉拔减面率数值，在二联拉丝机内放置相应尺寸的模具，分别进行第一遍、第二遍、第三遍、第四遍、第五遍、第六遍、第七遍以及第八遍二道次拉拔，为了便于描述，现将奇数遍数的拉拔命名为正向拉拔，偶数遍数的拉拔命名为反向拉拔，并对每遍每道次线材的抗拉强度增量进行测量分别得到每遍各道次减面率与抗拉强度变化表，如表4所示。

表4-双向拉拔时每遍各道次减面率及抗拉强度变化表

通过上述表格可知，在对线材进行多遍双道次正反向拉拔后，抗拉强度升到某一范围后，随着拉拔道次的增加，抗拉强度增加的很小了或者基本不增加了，这是因为线材向正向拉拔时，位错向一个方向增加，而向反向拉拔时，大部分位错又恢复到拉拔前的状态，抗拉强度增加很小，而如果全部位错都恢复到拉拔前的状态时，抗拉强度基本不增加了。因此，通过拟合出每遍每道次线材的抗拉强度增量□Rm与减面率x之间的函数关系，根据需加工的线材抗拉强度，计算出所需要进行正反向拉拔的遍数和道次，由于线材经多道正反向拉拔后抗拉强度增加的不明显，因此可通过最少的拉拔道次，使线材达到与所要求的抗拉强度较为接近的强度值，以避免单向连续拉拔时，因每道次线材抗拉强度增加量过大而造成线材实际抗拉强度与所要求的数值差别较大的问题。

作为对比，本发明还选取同规格的55CrSi的线材输送至四联拉丝机内进行单向连续连拔，其中，单向拉拔时每遍各道次线材径减量设计如下表5，从而得出每遍各道次的线材减面率设计如表6。

按照上述设计的每遍每道次拉拔减面率数值，在四联拉丝机内放置相应尺寸的模具，分别进行第一遍单向拔、第二遍单向拔，并对每遍每道次线材的抗拉强度增量进行测量分别得到每遍各道次减面率与抗拉强度变化表，如表7所示。

由表4和表7可知，相比于单向拉拔时每道次抗拉强度增加量而言，双向拉拔时每遍各道次抗拉强度在增加到一定范围时，抗拉强度的增量变的平缓甚至不增加了，因此可根据双向拉拔时线材抗拉强度增加的特点，根据拟合出的每遍每道次线材的抗拉强度增量□Rm与减面率x之间的函数关系，计算出线材需要进行正反向拉拔的遍数和道次，以使得实际拉拔得到的成品线材抗拉强度接近于所要求的抗拉强度。

表5-单向拉拔时每遍各道次线材径减量设计

表6-单向拉板时每遍各道次的线材减面率设计

表7-单向拉拔时每道次减面率及抗拉强度变化

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S3：将步骤S2得到的线材尾部再次重复步骤S1和S2至少二次，并分别测量每遍每道次线材抗拉强度增量ΔRm(2n-1)、ΔRm(2n)，每遍二道次连续单向拉拔中，沿线材输送方向各道次减面率x呈递减趋势，当最后一遍拉拔时的径减量相同时，最后一遍拉拔中的后一道次减面率设置成大于前一道次的减面率，每遍二道次减面率依次为x1、x2、x3、x4、…、x(2n-1)、x(2n)，其中，n为输送至二联拉丝机中单向拉拔的遍数，x1＞x2＞x3＞x4＞x5＞x6＞x7＞x8，x9＞x10＞x11＞x12＞x13＞x14＞x15＞x16，x1≥x9、x2≥x10、x3≥x11、x4≥x12、…、x(n)≥x(n+8)；

2.根据权利要求1所述的双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括通过放线机构将线材输入二联拉丝机的步骤。

3.根据权利要求2所述的双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法，其特征在于，所述步骤S2中还包括通过收线机构将线材输出二联拉丝机的步骤。

4.根据权利要求3所述的双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法，其特征在于，所述放线机构和收线机构均为收放线器。

5.根据权利要求1所述的双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法，其特征在于，所述步骤S2中通过翻转机构实现线材翻转。

6.根据权利要求3所述的双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法，其特征在于，当n为4时，19％≤(x1；x9)≤34％，14％≤(x2；x10)≤29％，11％≤(x3；x11)≤25％，4％≤(x4；x12)≤19％；且所述步骤S3中每遍二道次连续单向拉拔中，沿线材输送方向每遍每道次减面率x极差为一恒定值。

7.一种使用权利要求1-6任一项所述的双道次正反向多遍拉拔控制线材抗拉强度的方法的装置，包括二联拉丝机，其特征在于，还包括设置在二联拉丝机输入端的放线机构以及设置在二联拉丝机输出端的收线机构，所述二联拉丝机的输出端还包括用于调整线材走向的翻转机构。