TWI672180B - 連續型伸線裝置及方法 - Google Patents

Abstract

一種連續型伸線裝置包括：一放線捲軸及一收線捲軸，其分別為一金屬線材之一放線端及一收線端；一伸線力控制單元及一背向力控制單元，分別提供一抽拉力給該收線端，且提供一背向力給該放線端，如此使該金屬線材朝該收線捲軸移動；一加熱單元，設置於該放線端與該收線端之間，並在一加熱區以一加熱溫度持續加熱該金屬線材，該加熱溫度之範圍介於該金屬線材之再結晶溫度以上50~300℃，藉此搭配該抽拉力與該背向力之力量差，使該金屬線材產生形變；以及一冷卻單元，設置於該加熱單元與該收線端之間，並在一冷卻區以一冷卻溫度持續冷卻該金屬線材。

Description

連續型伸線裝置及方法

本發明是有關於一種連續型伸線方法，且特別是有關於一種連續型伸線裝置，其在一加熱區以一加熱溫度持續加熱一金屬線材。

傳統伸線設備無論是以滾輪或塔輪來輸送線材，其共同之處在於，都是於滾輪或塔輪轉動輸送線材時，使線材通過設置於滾輪與滾輪間、或塔輪與塔輪間的眼模，透過眼模孔徑漸縮的結構來縮小線材的線徑，這種伸線方式雖有利於自動化大量生產同一線徑規格的線材，但是，以習知冷抽製程而言，其具有10%的面縮率，若黃銅線材之線徑由1.2mm抽至0.5mm，則約需要20個模次(此模次是指利用眼模成形的製程次數)，其中還需要6次以上的製程退火軟化製程，如此需要以較高的製程成本及時間，才能使黃銅線材之線徑到達目標線徑。

台灣專利(公開號TW201021932A)提供一欲進行拉伸之線材，將該線材繞置於兩對應之一次伸線輪且穿過設於一次伸線輪之間的眼模，接著滾動該些一次伸線輪使該線材通過該眼模進行一次拉伸以縮小該線材之線徑，然後將完成一次拉伸之線材繞置於兩對應之二次伸線輪，該些二次伸線輪並以不同轉速滾動而對線材產生拉力，使線材進行二次拉伸並再次縮小該線材之線徑而完成伸線製程，上述專利文獻可依據所需的線徑尺寸調整設定該些二次伸線輪的轉速以產生不同的拉伸力道，藉此達到簡化生產步驟、降低生產成本並提高生產效率的效果。然而，上述專利文獻在成形過程中仍需要眼模(伸線模具)以縮小該線材之線徑，也需要再經過熱處理。

因此，便有需要提供一種連續型伸線裝置及方法，解決前述的問題。

本發明之一目的是提供一種連續型伸線裝置及方法，其在一加熱區以一加熱溫度持續加熱一金屬線材。

依據上述之目的，本發明提供一種連續型伸線裝置，包括：一放線捲軸及一收線捲軸，其分別為一金屬線材之一放線端及一收線端；一伸線力控制單元及一背向力控制單元，分別提供一抽拉力給該收線端，且提供一背向力給該放線端，如此使該金屬線材朝該收線捲軸移動；一加熱單元，設置於該放線端與該收線端之間，並在一加熱區以一加熱溫度持續加熱該金屬線材，該加熱溫度之範圍介於該金屬線材之再結晶溫度以上50~300℃，藉此搭配該抽拉力與該背向力之力量差，使該金屬線材產生形變；以及一冷卻單元，設置於該加熱單元與該收線端之間，並在一冷卻區以一冷卻溫度持續冷卻該金屬線材。

本發明更提供一種連續型伸線方法，包括下列步驟：提供一金屬線材，其包括一放線端及一收線端；提供一抽拉力給該收線端，且提供一背向力給該放線端，如此使該金屬線材移動；在一加熱區以一加熱溫度持續加熱該金屬線材，該加熱溫度之範圍介於該金屬線材之再結晶溫度以上50~300℃，藉此搭配該抽拉力與該背向力之力量差，使該金屬線材產生形變；以及在一冷卻區以一冷卻溫度持續冷卻該金屬線材。

根據本發明之連續型伸線裝置及方法，第一、成形過程中不需要眼模(伸線模具)，可節省下模具成本。第二、金屬線材在連續抽製(drawing process)後不需要再經過熱處理，可減少不必要的能耗。第三、加熱成形製程中有氣體保護，使加熱成形製程中不會導致氧化。第四、改良傳統眼模於面縮率設計之限制，並適用於難成形之線材的抽製(drawing process)，可大幅降低生產成本及提升產業競爭力。

1‧‧‧連續型伸線裝置

11‧‧‧背向力控制單元

12‧‧‧放線捲軸

13‧‧‧加熱單元

131‧‧‧加熱元件

132‧‧‧腔體

14‧‧‧保護氣體單元

15‧‧‧冷卻單元

151‧‧‧冷卻流體

16‧‧‧收線捲軸

17‧‧‧伸線力控制單元

2‧‧‧金屬線材

21‧‧‧放線端

22‧‧‧收線端

C‧‧‧冷卻區

D1~D6‧‧‧線徑

F1‧‧‧抽拉力

F2‧‧‧背向力

H‧‧‧加熱區

S100~S500‧‧‧步驟

圖1為本發明之一實施例之連續型伸線方法之流程圖。

圖2為本發明之一實施例之連續型伸線裝置之結構示意圖。

圖3為本發明之一實施例之具有五種線徑之金屬線材之平面示意圖，其顯示只需要五個道次即可使金屬線材之線徑到達目標線徑。

為讓本發明之上述目的、特徵和特點能更明顯易懂，茲配合圖式將本發明相關實施例詳細說明如下。

圖1為本發明之一實施例之連續型伸線方法之流程圖。連續型伸線方法，包括下列步驟：在步驟S100中，提供一金屬線材，其包括一放線端及一收線端；在步驟S200中，提供一抽拉力給該收線端，且提供一背向力給該放線端，如此使該金屬線材移動；在步驟S300中，在一加熱區以一加熱溫度持續加熱該金屬線材，該加熱溫度之範圍介於該金屬線材之再結晶溫度以上50~300℃，藉此搭配該抽拉力與該背向力之力量差，使該金屬線材產生形變；在步驟S400中，提供一保護氣體，在該加熱區保護加熱後的該金屬線材；以及在步驟S500中，在一冷卻區以一冷卻溫度持續冷卻該金屬線材。

圖2為本發明之一實施例之連續型伸線裝置之結構示意圖。請參考圖2，該連續型伸線裝置1包括：一背向力控制單元11、一放線捲軸12、一加熱單元13、一冷卻單元15、一收線捲軸16及一伸線力控制單元17。該放線捲軸12及該收線捲軸16分別為一金屬線材2之一放線端21及一收線端22。該伸線力控制單元17提供一抽拉力給該收線端22，該背向力控制單元11提供一背向力給該放線端21，如此使該金屬線材2朝該收線捲軸16移動。該加熱單元13設置於該放線端21與該收線端22之 間，並在一加熱區H以一加熱溫度持續加熱該金屬線材2，該加熱溫度之範圍介於該金屬線材之再結晶溫度以上50~300℃，藉此搭配該抽拉力與該背向力之力量差，使該金屬線材2產生形變。例如，當該金屬線材2為黃銅線材時，該加熱溫度可介於500~800℃之間。該連續型伸線裝置1更包括：一保護氣體單元14，其連通至該加熱單元13，用以提供一保護氣體，在該加熱區H保護加熱後的該金屬線材2。該冷卻單元15設置於該加熱單元13與該收線端22之間，並在一冷卻區C以一冷卻溫度持續冷卻該金屬線材2。

在本實施例中，以黃銅線材為例，先通過真空連續鑄造製得一Φ 8mm~Φ 4mm之金屬線材，(1)將金屬線材2繞置整個連續型伸線裝置1上，包括放線捲軸12(亦即放線端21)、加熱單元13、冷卻單元15及收線捲軸16(亦即收線端22)，並由背向力控制單元11及伸線力控制單元17設定背向力為10~600N，抽拉力(亦即伸線力)為100~6000N。(2)加熱單元13包括一腔體132及一加熱元件131，該加熱元件131可為封閉式電熱管或感應式加熱線圈，其加熱區H之有效區間為10~50cm，配合金屬線材2之尺寸大小而調整其加熱溫度介於500~800℃，並在加熱成形過程中加入例如氮氣之保護氣體，保持加熱單元13之腔體132(例如玻璃罩)內為正壓，設定其收線速度為2~30m/min。(3)成形後金屬線材2通過冷卻單元15，藉由例如冰水機等冷卻單元15使冷卻流體151之冷卻溫度維持在25~30℃。在另一實施方式中，成形後之金屬線材2亦可以空冷的方式將冷卻溫度維持在25~30℃持續冷卻。藉由金屬材料高溫後塑性會降低的原理，搭配前後抽拉力及背向力的力量差，使金屬線材2產生形變，並在加熱過程中有保護氣體，在成形過程時不會產生氧化，達到連續且快速的伸線製程(wire drawing process)。

以習知冷抽製程而言，其具有10%的面縮率，若黃銅線材之線徑由1.2mm抽至0.5mm，則約需要二十個模次(此 模次是指利用眼模成形的製程次數)，其中還需要六次以上的製程退火軟化製程。然而，請參考圖3及圖2，以本發明之連續型伸線裝置1來實施，具有大於20%的面縮率，只需要五個道次(此道次是指利用加熱成形的製程次數)即可使黃銅線材(亦即金屬線材2)之線徑到達目標線徑(例如依序由線徑、、、、，成形至)，且不需要熱處理，不需眼模(亦即伸線模具)，不需潤滑劑。因此，本發明之連續型伸線裝置及方法只需要以較低的製程成本及時間，即可使金屬線材之線徑到達目標線徑。

根據本發明之連續型伸線裝置及方法，第一、成形過程中不需要眼模，可節省下模具成本。第二、金屬線材在連續抽製(drawing process)後不需要再經過熱處理，可減少不必要的能耗。第三、加熱成形製程中有氣體保護，使加熱成形製程中不會導致氧化。第四、改良傳統眼模於面縮率設計之限制，並適用於難成形之線材的抽製(drawing process)，可大幅降低生產成本及提升產業競爭力。

綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

Claims (9)

1. 一種連續型伸線裝置，包括：一放線捲軸及一收線捲軸，其分別為一金屬線材之一放線端及一收線端；一伸線力控制單元及一背向力控制單元，分別提供一抽拉力給該收線端，且提供一背向力給該放線端，如此使該金屬線材朝該收線捲軸移動；一加熱單元，設置於該放線端與該收線端之間，並在一加熱區以一加熱溫度持續加熱該金屬線材，該加熱溫度之範圍介於該金屬線材之再結晶溫度以上50~300℃，藉此搭配該抽拉力與該背向力之力量差，使該金屬線材產生形變；以及一冷卻單元，設置於該加熱單元與該收線端之間，並在一冷卻區以一冷卻溫度持續冷卻該金屬線材，其中該金屬線材之形變的面縮率大於20%。
2. 如申請專利範圍第1項所述之連續型伸線裝置，更包括：一保護氣體單元，其連通至該加熱單元，用以提供一保護氣體，在該加熱區保護加熱後的該金屬線材。
3. 如申請專利範圍第1項所述之連續型伸線裝置，其中該加熱單元之一加熱元件為封閉式電熱管或感應式加熱線圈。
4. 如申請專利範圍第1項所述之連續型伸線裝置，其中當該金屬線材為黃銅線材，該加熱溫度介於500~800℃之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之連續型伸線裝置，其中該冷卻溫度之範圍介於25~30℃。
6. 如申請專利範圍第1項所述之連續型伸線裝置，其中該加熱區之有效區間為10~50cm。
7. 如申請專利範圍第1項所述之連續型伸線裝置，其中該背向力為10~600N，該伸線力為100~6000N，且收線速度為2~30m/min。
8. 一種連續型伸線方法，包括下列步驟：提供一金屬線材，其包括一放線端及一收線端；提供一抽拉力給該收線端，且提供一背向力給該放線端，如此使該金屬線材移動；在一加熱區以一加熱溫度持續加熱該金屬線材，該加熱溫度之範圍介於該金屬線材之再結晶溫度以上50~300℃，藉此搭配該抽拉力與該背向力之力量差，使該金屬線材產生形變；以及在一冷卻區以一冷卻溫度持續冷卻該金屬線材，其中該金屬線材之形變的面縮率大於20%。
9. 如申請專利範圍第8項所述之連續型伸線方法，更包括下列步驟：提供一保護氣體，在該加熱區保護加熱後的該金屬線材。