CN116921465A - 一种减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钨丝拉丝技术领域，提出一种减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法及设备。该方法包括：由放线装置使钨丝进入拉丝装置；在拉丝装置中进行钨丝拉丝；将拉丝装置的拉丝模具与导轮装置的导轮之间的距离设置为大于等于第一距离以减少钨丝卷曲率；由塔轮装置将拉丝后的钨丝重新引入拉丝装置和\或引入收线装置中；以及由收线装置将拉丝后的钨丝收起。本发明通过调节拉丝模具与导轮装置的导轮之间的距离，可以有效减少钨丝卷曲率。

Description

一种减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法及设备

技术领域

本发明总的来说涉及钨丝拉丝技术领域。具体而言，本发明涉及一种减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法及设备。

背景技术

钨丝是指将钨条锻打、拉拔后制成的细丝，其主要用于白炽灯、卤钨灯等电光源中，也可作为高速切削合金钢，或用于光学仪器、化学仪器等。为了提高钨丝的抗高温蠕变性能，通常会在钨丝的冶制过程中添加少量的弥散强化元素钾、以及硅、和铝及稀有金属的氧化物，以形成“燕尾搭接”状的互锁内部晶粒结构，这种钨丝称为掺杂钨丝(DopedTungsten Wire)。掺杂钨丝也称作218钨丝或不下垂钨丝(Non-sag Tungsten Wire)。

在钨丝拉丝过程中，钨丝的卷曲率是衡量钨丝质量的重要参数。然而在传统的钨丝拉丝设备中，钨丝的卷曲率仍难以得到很好的保证。

发明内容

为至少部分解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法，包括下列步骤：

由放线装置使钨丝进入拉丝装置；

在所述拉丝装置中进行钨丝拉丝；

将拉丝装置的拉丝模具与导轮装置的导轮之间的距离设置为大于等于第一距离以减少钨丝卷曲率；

由塔轮装置将拉丝后的钨丝重新引入所述拉丝装置和\或引入收线装置中；以及

由收线装置将拉丝后的钨丝收起。

在本发明一个实施例中规定，所述第一距离为10cm。

在本发明一个实施例中规定，使收线装置的收线速度小于所述塔轮装置的转动速度以在钨丝与所述塔轮装置之间形成滑动摩檫力。

在本发明一个实施例中规定，由放线装置使钨丝进入拉丝装置包括：

将钨丝从放线盘中牵出，依次绕过导轮组的第一导轮槽、摆轮、导轮组的第二导轮槽以及固定导轮；以及

驱动放线盘转动放线以使钨丝进入拉丝装置。

在本发明一个实施例中规定，在所述拉丝装置中进行钨丝拉丝包括：

由石墨乳装置在钨丝表面涂敷石墨乳；

由加热装置加热钨丝；以及

由模具装置在钨丝拉丝的过程中将钨丝压缩、拉伸为需要的直径。

在本发明一个实施例中规定，由石墨乳装置在钨丝表面涂敷石墨乳包括：

将石墨乳装入石墨乳容器中，启动水泵将石墨乳从石墨乳容器输送至石墨乳槽；以及

石墨乳槽中装满石墨乳后，钨丝穿过石墨乳槽的开口以经过石墨乳槽，在石墨乳槽中的钨丝浸入石墨乳中，在钨丝表面覆盖一层石墨乳，同时石墨乳槽中溢出的石墨乳流入倾斜盘，倾斜盘中的石墨乳流入石墨乳容器中，再次由水泵输送至石墨乳槽，形成循环。

在本发明一个实施例中规定，由加热装置加热钨丝包括：

在第一温度区蒸发钨丝表面的石墨乳的水分；以及

在第二温度区加热钨丝，其中所述第一温度区的温度低于所述第二温度区的温度。

在本发明一个实施例中规定，根据钨丝线径d关动态调整第二温度区的温度T，表示为下式：

T＝(-9*103)d2+(4.35*103)d+305，

其中，所述钨丝线径的单位为毫米。

在本发明一个实施例中规定，由模具装置在钨丝拉丝的过程中将钨丝压缩、拉伸为需要的直径包括：

使加热后的钨丝依次通过拉丝模具的加工孔的压缩区、定径区以及出口区，其中所述压缩区的直径在所述加工孔的由入口到出口的方向上逐渐减小，所述出口区的直径在所述加工孔的由入口到出口的方向上逐渐增大。

本发明还提出一种减少钨丝卷曲率的钨丝拉丝设备，其中包括：

放线装置，其被配置为使钨丝进入拉丝装置；

拉丝装置，其被配置为进行钨丝拉丝；

塔轮装置，其被配置为将拉丝后的钨丝重新引入所述拉丝装置和\或引入收线装置中；

导轮装置，其布置在所述拉丝装置与所述塔轮装置之间，所述导轮装置包括多个导轮，其中所述导轮与拉丝装置的拉丝模具之间的距离被设置为大于等于第一距离以降低钨丝的卷曲率；以及

收线装置，其被配置为将拉丝后的钨丝收起。

本发明至少具有如下有益效果：本发明提出一种减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法及设备，其中将拉丝装置的拉丝模具与导轮装置的导轮之间的距离设置为大于等于第一距离，进而可以减少钨丝卷曲率。

附图说明

为进一步阐明本发明的各实施例中具有的及其它的优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出本发明一个实施例的钨丝拉丝设备的结构示意图。

图2示出本发明另一个实施例的钨丝拉丝设备的结构示意图。

图3示出本发明一个实施例的多段加热的钨丝加热装置的结构示意图。

图4示出本发明一个实施例的移动式加热装置的结构示意图。

图5示出本发明一个实施例的采用加热管的加热装置的结构示意图。

图6示出本发明一个实施例的预制加热块的结构示意图。

图7示出本发明一个实施例的导轮的结构示意图。

图8示出了本发明一个实施例中一个主动放线装置的示意图。

图9示出了本发明一个实施例的另一个角度的用于主动放线装置的示意图。

图10示出了本发明一个实施例中一个石墨乳装置的示意图。

图11示出了本发明一个实施例中一个拉丝模具的示意图。

图12示出了本发明一个实施例中一个减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法的流程示意图。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。

在本发明中，术语“高强度钨丝”是指拉伸强度不小于5800MPa的钨丝。术语“细钨丝”是指线径不大于36微米、尤其是28微米左右的钨丝。例如，本发明的细钨丝可以是线径从0.4mm拉伸到0.028mm左右、拉伸强度不小于5800MPa的超细钨丝。

另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。

为了形成高强度晶粒结构钨丝，本申请对针对现有钨丝拉丝设备进行了改进，使得能够生产出线径不大于36微米、拉伸强度不小于5800MPa的超细钨丝。下面结合实施例附图，对本申请的方案做进一步描述。

图1示出本发明一个实施例的钨丝拉丝设备的结构示意图。如图1所示，一种钨丝拉丝设备，其沿钨丝拉丝走向依次包括放线装置101、拉丝装置、塔轮装置105以及收线装置106，所述拉丝装置包括石墨乳装置102、加热装置103以及模具装置104。其中为了避免钨丝晃动，在所述放线装置101与石墨乳装置102，和/或所述模具装置104与塔轮装置105之间还设置有导轮组107，且所述导轮组107中的导轮个数与拉丝次数，即所述模具装置104中包含的拉丝模具数量一致。

其中所述导轮组107中的导轮与拉丝模具之间的间距被设置为大于等于第一距离以降低钨丝的卷曲率，所述第一距离可以为10cm。

图12示出了本发明一个实施例中一个减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法的流程示意图。如图12所示，该方法包括下列步骤：

步骤1201、由放线装置101使钨丝进入拉丝装置。

步骤1202、在所述拉丝装置中进行钨丝拉丝。

步骤1203、将拉丝装置的拉丝模具与轮组107的导轮之间的距离设置为大于等于第一距离以减少钨丝卷曲率。

步骤1204、由塔轮装置105将拉丝后的钨丝重新引入所述拉丝装置和\或引入收线装置106中。

步骤1205、由收线装置106将拉丝后的钨丝收起。

图2示出本发明另一个实施例的钨丝拉丝设备的结构示意图。如图2所示，该设备相比于图1所示的设备，在所述导轮组107与塔轮装置105之间还布置有分线导轮108。

所述放线装置101可以采用主动放线或者被动放线模式。图8示出了本发明一个实施例中一个主动放线装置的示意图。图9示出了本发明一个实施例的另一个角度的用于主动放线装置的示意图。

如图8和9所示，一种用于钨丝拉丝机的主动放线装置包括放线盘801、导轮组802、固定杆803、摆杆804、摆轮805、固定导轮806、支撑架807、电机808以及控制器(未示出)。

放线盘801、固定杆803、固定导轮806均固定设置在支撑架807的第一侧。

放线盘801被配置为放钨丝。放线盘801位于支撑架807的第一侧。

导轮组802固定设置在固定杆803的端部。导轮组802具有并列的802个导轮槽，其中第一导轮槽远离支撑架807，第二导轮槽邻近支撑架807。

摆杆804活动设置在支撑架807的第一侧。摆轮805固定设置在摆杆804的端部。摆杆804具有角度传感器的功能，能够检测摆轮805的摆动角度，并将信号传输至控制器。摆轮805与摆杆固定连接，钨丝绕过摆轮805，摆轮805和摆杆804能够被钨丝拉动而上下摆动。

电机808驱动放线盘801转动放线。电机808位于在支撑架807的第二侧，电机808与放线盘801固定连接，支撑架807的第二侧与第一侧相对。

控制器控制电机808的运行，控制器启动和停止电机808，并调节电机808的转速。控制器接收摆轮804的信号来调节电机808的转速。

上述主动放线装置运行时，钨丝从放线盘801牵出，依次绕过导轮组802的第一导轮槽、摆轮804、导轮组802的第二导轮槽以及固定导轮806，利用控制器启动电机808，以驱动放线盘801转动放线。钨丝依次经过钨丝拉丝机的其他装置，钨丝拉丝机对钨丝进行拉拔，存在拉丝速度，放线盘801放线存在主动放线速度，摆杆和摆轮的作用是使主动放线速度与拉丝速度达到平衡。当拉丝速度大于主动放线速度时，摆杆的摆动开始上扬，摆轮的摆动角度大于设定的第一角度时，摆杆将信号反馈到控制器，控制器控住电机增大转速，来增大放线盘801的主动放线的速度。控制器中的控制程序是PID控制程序，摆杆角度越大，放线速度就加速，是一个积分关系。当主动放线速度大于拉丝速度，摆轮的摆动角度低于设定的第二角度时，摆杆将信号反馈到控制器，控制器控住电机减小转速，来减小放线盘801的主动放线的速度，第一角度大于第二角度。

石墨乳在钨丝加工过程中起到润滑和保护的作用，若润滑性能不好，所需的拉伸力则更大，相应地也会增大钨丝与模具间的摩擦热，进而使得进出模温差变小，造成“缩丝”。因此，在钨丝拉丝前通常需要通过石墨乳装置在钨丝表面涂敷一层石墨乳。

图10示出了本发明一个实施例中一个石墨乳装置的示意图。如图10所示，所述石墨乳装置102包括：

如图10所示，一种用于钨丝拉丝机的石墨乳涂覆装置包括石墨乳容器1001、石墨乳槽1002、水泵1003、倾斜盘1004、第一管路1005、第二管路1006、第三管路1007。

石墨乳容器1001被配置为存放石墨乳。石墨乳容器1001为底部呈锥形的容器，能使石墨乳无残留的流淌。

石墨乳槽1002被配置为在金属丝的表面涂覆石墨乳。石墨乳槽1002的相对的两个槽壁上具有多个相对的开口1008，以便金属丝穿过石墨乳槽1002，石墨乳槽1002内盛有石墨乳，当金属丝穿过槽壁上开口1008后会在表面覆盖一层石墨乳。石墨乳槽1002内的石墨乳的水平面不低于开口1008，并会从开口流出。

水泵1003被配置为将石墨乳容器1001中的石墨乳输送至石墨乳槽1002。

倾斜盘1004位于石墨乳槽1002的下方，被配置为承接从石墨乳槽1002流出的石墨乳，并输送至石墨乳容器。倾斜盘1004的长和宽均大于石墨乳槽1002的长和宽，从石墨乳槽1002中的流出的石墨乳会落入倾斜盘1004。

石墨乳容器1001与倾斜盘1004连通，且倾斜盘1004的高度高于石墨乳容器1001，由于重力作用，使得落在倾斜盘1004上的石墨乳流入石墨乳容器1001。

第一管路1005连通石墨乳容器1001与倾斜盘1004。

第二管路1006连通水泵1003与石墨乳容器1001。

第三管路1007连通水泵1003与石墨乳槽1002。

在操作时，将石墨乳装入石墨乳容器1001中，启动水泵1003将石墨乳从石墨乳容器1001输送至石墨乳槽1002。石墨乳槽1002中装满石墨乳后，钨丝穿过石墨乳槽1002的开口1008以经过石墨乳槽1002，在石墨乳槽1002中的钨丝浸入石墨乳中，在钨丝表面覆盖一层石墨乳，同时石墨乳槽1002中溢出的石墨乳流入倾斜盘1004，倾斜盘1004中的石墨乳由于重力通过第一管路流入石墨乳容器1001中，再次由水泵1003输送至石墨乳槽1002，形成循环，降低了石墨乳的损失，减少了添加石墨乳的次数，而且钨丝完全浸入石墨乳，钨丝表面附着的石墨乳分布均匀。

由于通过所述石墨乳装置102涂敷于钨丝表面的石墨乳实际为石墨粉悬浮液，因此涂敷有石墨乳的钨丝在送入模具前还需要通过所述加热装置103进行加热。一方面所述加热装置103可以蒸发石墨乳中水分，进而使得石墨粉固化于钨丝表面，另一方面所述加热装置103还可以使得钨丝达到适宜拉伸的温度。

由于石墨乳水分蒸发过程也会对钨丝自身温度造成一定影响，因此，在本发明的一个实施例中，如图3所示，所述加热装置103中沿所述钨丝走向设置有至少两个温度区，其中第一温度区主要目的在于快速蒸发水分，第二温度区用于调节钨丝温度。为了避免温度变化过大影响钨丝延伸率，在本发明的一个实施例中，还可在所述第一、第二温度区之间设置若干个温度过渡区。在本发明的一个实施例中，所述第一温度区主要用于蒸发石墨乳的水分，钨丝的加热主要通过第二温度区完成，由于水分蒸发所需温度通常低于钨丝加热温度，因此，所述第一温度区的温度低于所述第二温度区，其中第二温度区的温度根据钨丝线径动态调整。在本发明的又一个实施例中，第一温度区既用于蒸发石墨乳的水分，同时还进行钨丝的加热，则为了快速蒸发石墨乳中水分，所述第一温度区的温度高于所述第二温度区的温度，优选地所述第一温度区比第二温度区温度高50℃。钨丝的适宜拉伸温度通常在350℃到800℃之间，且与钨丝自身线径有关，通常而言，随着钨丝线径的减小，其所需的加热温度应不断下降。基于此，在本发明的一个实施例中，所述第二温度区的温度T根据所述放线装置101中钨丝线径d动态调整：

T＝(-9*10³)d²+(4.35*10³)d+305，

其中，所述钨丝线径d的单位为毫米。

在本发明的又一个实施例中，当钨丝需从0.39毫米拉伸至0.18毫米线径时，所述第二温度区的温度例如可设置为750℃至850℃之间，当钨丝需从0.18毫米拉伸至0.07毫米线径时，所述第二温度区的温度例如可设置为600℃至700℃之间，以及当钨丝需从0.07毫米拉伸至0.03毫米线径时，所述第二温度区的温度例如可设置为400℃至550℃之间。

受限于现有加热技术，加热装置通常需要30分钟甚至更长时间才能达到所需温度，而在钨丝拉丝过程中，钨丝需要从所述加热装置内部穿过，且穿丝操作通常需要手动完成，这就意味着所述加热装置只能在穿丝完成后再启动，严重影响整体生产效率。为了提高效率，在本发明的一个实施例中，如图4所示，所述加热装置103包括加热部131以及移动部132。其中所述加热部131可沿所述移动部132，在垂直于所述钨丝走向的方向移动。通过这一结构使得在钨丝穿线过程中，所述加热部可以同步开始预热，进而节约时间，提高效率，且可以有效提高穿线操作时的安全性。具体而言，如图4所示，所述加热部131包括相互平行或基本平行的上半部及下半部。所述上半部和/或下半部内部或表面设置有加热装置，例如加热棒等，所述钨丝从上半部与下半部之间的空隙穿过，进而可以通过上半部和/或下半部的加热装置对钨丝进行加热。在本发明的一个实施例中，所述上半部及下半部的第一侧壁相互连接，使得所述加热部131在钨丝走向方向的截面呈“匸”型。所述移动部132用于使得所述加热部131可沿垂直于所述钨丝走向的方向平移。在本发明的一个实施例中，所述移动部132包括导轨、滑块、滚珠丝杠以及驱动电机，其中所述导轨设置于钨丝走线在上方或下方，且垂直或基本垂直于所述钨丝，所述滑块相应地设置于所述加热部131的上半部或下半部表面，所述滚珠丝杠的一端与所述驱动电机连接，另一端连接至所述加热部131，所述驱动电机驱动滚珠丝杠转动，进而使得所述加热部131沿导轨平移。应当理解的是，在本发明的其他实施例中，也可以采用其他平移机构来实现加热部的移动，例如皮带传动、链条传动、或手动操作等。

在对钨丝加热的过程中，由于采用间接加热的方式，因此为了提高温度控制的精确度，钨丝与加热装置之间的距离应该尽可能小，但是距离过小有可能导致钨丝与加热装置接触，进而产生损伤。为了解决这一问题，在本发明的一个实施例中，如图5所示，所述加热装置通过采用U型或W型加热管501对钨丝进行加热，同时为了避免加热过程中加热管501出现起伏进而触碰到钨丝，所述U型或W型加热管的两端采用保温绝缘材料502压实。U型或W型加热管热效率高，且发热均匀，能够满足钨丝拉丝对于温度均匀性的要求。为了保证温度均匀性，所述保温绝缘材料不能过多覆盖所述加热管。在本发明的一个实施例中，所述加热管被所述保温绝缘材料覆盖的距离不超过所述U型加热管或W型加热管弯道长度的1/2，优选为1/4。在本发明的一个实施例中，所述加热管被所述保温绝缘材料覆盖的距离在1.5cm至2.5cm之间，优选为2cm。

在本发明的又一个实施例中，所述加热装置采用预制加热块对钨丝进行加热，预制加热块温度均匀性好。如图6所示，所述预制加热块包括加热丝601及包覆所述加热丝的绝缘导热层602。所述预制加热块上电后，所述加热丝开始工作产生热量，并通过接触直接加热所述绝缘导热层，最后通过热辐射的方式加热钨丝。在本发明的一个实施例中，所述绝缘导热层的材料为二氧化硅。在本发明的一个实施例中，所述预制加热块根据如下步骤制成：

首先，将加热丝埋入二氧化硅粉末，但露出接线端；以及

接下来，利用高温对埋有加热丝的二氧化硅粉末进行加热，使得粉末颗粒之间发生烧结，形成整块预制加热块。

所述模具装置104用于对钨丝进行压缩定径，以获取指定线径的钨丝。在本发明的一个实施例中，所述模具装置104包括拉丝模具及模座。所述模座设置于所述拉丝模具的下方，且包括加热机构，进而可对所述拉丝模具进行加热，使其温度接近或等于经所述加热装置103加热后的钨丝的温度。在本发明的一个实施例中，所述模座的加热温度为200℃至700℃之间。

如图1和图2所示，在所述模座上设有多个拉丝模具，其中多个所述拉丝模具之间是交错布置的。钨丝在所述拉丝模具上的拉丝速度各不相同，例如所述模座上可以设有第一至第N共N个拉丝模具，其中通过第一拉丝模具的钨丝的拉丝速度最慢，从第一到第N拉丝模具，钨丝的拉丝的速度逐渐增快，通过第N拉丝模具的钨丝的拉丝速度最快。钨丝的拉丝速度慢可以增加加热时间，提升消除应力的效果，钨丝的拉丝速度快则可以提升拉丝效率，在实际生产中可以根据需要进行选择。

进一步地，在所述模座上所述拉丝模具的位置是可调节的。所述拉丝模具可以随着拉丝的钨丝的轴线移动，使得拉丝模具的轴线与钨丝的轴线对准，从而避免钨丝在拉丝过程中发生偏移，进而避免了拉丝模具的模芯1102发生单边磨损。

图11示出了本发明一个实施例中一个拉丝模具的示意图。如图11所示，所述拉丝模具包括衬套1101以及模芯1102。所述衬套1101布置在所述模芯1102的外围。所述模芯1102为聚晶金刚石模芯，所述聚晶金刚石模芯中的金刚石含量为90％-98％，所述聚晶金刚石模芯中的金刚石包括纳米金刚石晶粒以及微米金刚石晶粒，其中所述纳米金刚石晶粒的晶粒直径小于等于50纳米，所述微米金刚石晶粒的晶粒直径小于等于10微米，并且所述微米金刚石晶粒的质量占比小于等于46％。所述衬套1101可以是金属材料，例如可以是铸铁、不锈钢、铜等。

所述衬套1101以及所述模芯1102的中心处具有加工孔，在钨丝拉丝的过程中，钨丝经过所述加工孔被压缩、拉伸为需要的直径。

所述加工孔包括压缩区1103、定径区1104以及出口区1105。所述压缩区1103、定径区1104以及出口区1105依次布置在所述加工孔的由入口到出口的方向上，所述压缩区1103的直径在所述加工孔的由入口到出口的方向上逐渐减小，所述出口区1105的直径在所述加工孔的由入口到出口的方向上逐渐增大。所述压缩区1103和\或所述出口区1105的由于直径变化形成的锥角θ的角度小于等于18°，所述定径区的长度小于等于0.3mm。

在钨丝拉丝的过程中，由于当钨丝线径小于50微米时，钨丝的硬度非常高，表面硬度可以达到2000MPa左右，而钨丝拉丝的单次拉丝距离通常会达到80000m，需要连续拉丝12小时以上。因此，需要模芯在的硬度、韧性和耐磨性需要得到保证。发明人经过研究发现，当聚晶金刚石模芯中的金刚石含量为90％-98％时，模芯的硬度超过35GPa，且有很高的韧性，非常适合钨丝拉丝的工艺要求，而当金刚石含量小于90％时模芯很容易发生磨损，当金刚石含量大于98％时模芯在钨丝拉丝过程中很容易崩裂。

所述塔轮装置105沿钨丝走线方向设置于所述模具装置104的后方，经过所述模具拉丝后的钨丝绕所述塔轮装置至少半圈后牵引回到石墨乳装置中进行下一次拉丝操作。

所述塔轮模块105包括多层导轮，所述导轮的层数与拉丝次数，即所述模具模块104中包含的拉丝模具数量一致。在钨丝拉丝过程中，随着钨丝线径的不断变小，所需牵引力也随之减小，同时，随着线径的变小，钨丝长度不断边长，因此，在本发明的一个实施例中，所述塔轮各层导轮的直径逐步增大。在本发明的一个实施例中，各层导轮直径的大小与钨丝的延伸率δ模具相关，其中所述钨丝的延伸率δ模具＝(dn-1²-dn²)/dn2，其中dn-1为进入第n个拉丝模具前，即第n次拉丝前钨丝的线径，以及dn为经过第n个拉丝模具拉丝后的钨丝线径。在本发明的一个实施例中，所述钨丝的延伸率δ模具与所述塔轮的延伸率δ塔轮接近，但略大于所述塔轮的延伸率δ塔轮，即两者比值δ模具：δ塔轮≥1.01，其中所述塔轮的延伸率δ塔轮＝(Dn-Dn-1)/Dn-1，其中，Dn指第n层导轮的直径。在本发明的一个实施例中，所述塔轮模块105通过电机驱动，通过所述电机相连的控制器，可以控制所述塔轮模块的转速。在本发明的一个实施例中，所述塔轮模块作为一个整体，由一个电机控制，即各层导轮同步转动。在本发明的又一个实施例中，通过不同电机控制所述塔轮模块的各层导轮，进而可以根据需要的延伸率控制不同导轮转速。为了提高塔轮模块的耐磨度，避免在牵引过程中，钨丝与所述塔轮模块的表面摩擦造成塔轮磨损甚至污染钨丝，在本发明的一个实施例中，采用铸铁或不锈钢等材质制造所述塔轮模块，并在其表面复合一层硬质合金或陶瓷，其中所述硬质合金例如可采用碳化钨等。此外，在本发明的一个实施例中，为了提供最佳的摩擦系数，还进一步用600目至1200目打磨所述塔轮模块的表面，以限定其表面粗糙度。

如前所述，所述塔轮模块可根据所需的钨丝线径调整牵引力，进而保证钨丝达到预设延伸率。在多轴控制方案中，牵引力通过转速调节。但是在一体化控制方案中，由于塔轮模块作为一个整体，各层导轮速度一致，若仅通过导轮直径控制牵引力，则所需钨丝线径一旦变化，则可能需要不同的塔轮模块，大大降低了塔轮模块的通用性。为避免这一情况，在实际操作中，可以通过控制钨丝绕塔轮模块的圈数来调整牵引力。为了进一步的控制调节精度，在本发明的一个实施例中，如图2所示，在所述塔轮模块前还可设置分线导轮108。经拉丝模具挤压后的钨丝依次绕经分线导轮及塔轮模块，进而可以以半圈为步进，调节钨丝与塔轮模块的接触长度，进而调整牵引力。由于通常最后一次拉丝时不需要继续调整牵引力，因此，通常分线导轮的个数应小于所述塔轮模块的层数，优选地比塔轮模块的导轮层数少一个。

所述收线装置106沿钨丝走线方向设置于所述塔轮装置105的后方，其用于将拉丝后的钨丝收起以便储存和运输。所述收线装置106可以是力矩控制收线装置或者可以是速度差控制收线装置。

所述力矩控制收线装置可以包括卷筒、电机、力矩传感器以及收线装置控制器。

拉丝后的钨丝可以经过所述塔轮装置105引入所述卷筒中。所述调速电机被配置为驱动所述卷筒转动，其中所述电机被配置为为调节钨丝收线时的牵引力。所述力矩传感器被配置为检测钨丝与所述卷筒之间的力矩。所述收线装置控制器与所述力矩传感器连接，其被配置为根据所述力矩控制所述电机以使得出口模的牵引力恒定。

通过所述力矩控制收线装置可以使得出口模的牵引力维持在一个能够牵引钨丝并且不会导致钨丝断裂的数值范围内，其例如可以维持在1N至5.8N之间的一个中间值，优选地可以位置在能够牵引钨丝的牵引力的120％上，也就是说可以使得出口模的牵引力维持在1.2N。

通过力矩控制收线装置使得出口模的牵引力保持恒定，可以有效地保证钨丝拉丝设备的满盘率。在拉丝过程中可以保证钨丝拉丝达到12万米以上不断丝，有效地提高了钨丝拉丝设备的拉丝效率和稳定性。

所述速度差控制收线装置可以包括卷筒、调速电机、计米器以及收线装置控制器。

拉丝后的钨丝可以经过所述塔轮装置105引入所述卷筒中。所述调速电机被配置为驱动所述卷筒转动，其中所述调速电机被配置为调节所述卷筒的转速以调节所述速度差控制收线装置的收线速度。所述计米器被配置为测量钨丝的收线长度。所述收线装置控制器与所述计米器，其被配置为根据钨丝的收线长度控制所述调速电机调节所述卷筒的转速以调节所述速度差控制收线装置的收线速度。

其中所述收线装置控制器可以使所述速度差控制收线装置的收线速度小于所述塔轮装置105的转动速度以使钨丝与所述塔轮装置105之间形成滑动摩檫力。其中所述速度差控制收线装置的收线速度可以比塔轮装置105的转动速度慢5％-10％。

尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (10)

1.一种减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法，其特征在于，包括下列步骤：

由放线装置使钨丝进入拉丝装置；

在所述拉丝装置中进行钨丝拉丝；

将拉丝装置的拉丝模具与导轮装置的导轮之间的距离设置为大于等于第一距离以减少钨丝卷曲率；

由塔轮装置将拉丝后的钨丝重新引入所述拉丝装置和\或引入收线装置中；以及

由收线装置将拉丝后的钨丝收起。

2.根据权利要求1所述的减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法，其特征在于，所述第一距离为10cm。

3.根据权利要求1所述的减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法，其特征在于，使收线装置的收线速度小于所述塔轮装置的转动速度以在钨丝与所述塔轮装置之间形成滑动摩檫力。

4.根据权利要求1所述的减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法，其特征在于，由放线装置使钨丝进入拉丝装置包括：

将钨丝从放线盘中牵出，依次绕过导轮组的第一导轮槽、摆轮、导轮组的第二导轮槽以及固定导轮；以及

驱动放线盘转动放线以使钨丝进入拉丝装置。

5.根据权利要求1所述的减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法，其特征在于，在所述拉丝装置中进行钨丝拉丝包括：

由石墨乳装置在钨丝表面涂敷石墨乳；

由加热装置加热钨丝；以及

由模具装置在钨丝拉丝的过程中将钨丝压缩、拉伸为需要的直径。

6.根据权利要求5所述的减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法，其特征在于，由石墨乳装置在钨丝表面涂敷石墨乳包括：

将石墨乳装入石墨乳容器中，启动水泵将石墨乳从石墨乳容器输送至石墨乳槽；以及

石墨乳槽中装满石墨乳后，钨丝穿过石墨乳槽的开口以经过石墨乳槽，在石墨乳槽中的钨丝浸入石墨乳中，在钨丝表面覆盖一层石墨乳，同时石墨乳槽中溢出的石墨乳流入倾斜盘，倾斜盘中的石墨乳流入石墨乳容器中，再次由水泵输送至石墨乳槽，形成循环。

7.根据权利要求5所述的减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法，其特征在于，由加热装置加热钨丝包括：

在第一温度区蒸发钨丝表面的石墨乳的水分；以及

在第二温度区加热钨丝，其中所述第一温度区的温度低于所述第二温度区的温度。

8.根据权利要求7所述的减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法，其特征在于，根据钨丝线径d关动态调整第二温度区的温度T，表示为下式：

T＝(-9*103)d2+(4.35*103)d+305，

其中，所述钨丝线径的单位为毫米。

9.根据权利要求5所述的减少钨丝卷曲率的高强度细钨丝拉丝方法，其特征在于，由模具装置在钨丝拉丝的过程中将钨丝压缩、拉伸为需要的直径包括：

使加热后的钨丝依次通过拉丝模具的加工孔的压缩区、定径区以及出口区，其中所述压缩区的直径在所述加工孔的由入口到出口的方向上逐渐减小，所述出口区的直径在所述加工孔的由入口到出口的方向上逐渐增大。

10.一种减少钨丝卷曲率的钨丝拉丝设备，其特征在于，包括：

放线装置，其被配置为使钨丝进入拉丝装置；

拉丝装置，其被配置为进行钨丝拉丝；

塔轮装置，其被配置为将拉丝后的钨丝重新引入所述拉丝装置和\或引入收线装置中；

导轮装置，其布置在所述拉丝装置与所述塔轮装置之间，所述导轮装置包括多个导轮，其中所述导轮与拉丝装置的拉丝模具之间的距离被设置为大于等于第一距离以降低钨丝的卷曲率；以及

收线装置，其被配置为将拉丝后的钨丝收起。