聚晶拉絲模具的拉拔力

1.1 鋼絲的拉拔變形過程 
                   圖1， 鋼絲應力分析示意圖  如圖1所示：  鋼絲拉拔時，受拉拔力F、正壓力P 和摩擦力W共同作用，發生塑性變形。   應力狀態為兩向壓應力σr、一向(軸向)  拉應力σl，以及周向剪切應力τ。  因此，鋼絲從表層到中心，變形程度逐漸  減小。隨著拉絲模入口角、鋼絲與拉絲模之間的摩擦系數增大，這種不均勻變形將更加明顯。嚴重的不均勻變形與鋼絲組織缺陷共同作用，將導致中心毛刺（斷絲的一種）的產生。 
    圖2，中心毛刺外觀（×300倍）  當拉拔應力超過模子出口處鋼絲的抗拉強度時，鋼絲將發生頸縮而斷裂。由
W 
W  F  P 拉絲模  鋼絲
  σ σ σ  σ τ τ σ 
4/14  于鋼絲內部組織缺陷的存在不可避免，因此鋼絲實際的抗拉強度要遠低于理論抗拉強度。這一點在模序設計時必須要考慮。   根據固體變形理論，所有的塑性變形皆在彈性變形之后，并且伴有彈性變形，而在塑性變形之后必然有彈性恢復，即彈性變形。根據光彈性試驗，拉拔變形區內的應力分布如圖3所示。
    圖3， 變形區內的應力分布 
  在鋼絲拉拔加工硬化不十分劇烈時，根據應力分析，徑向應力σr從入口向出口逐步減少，而軸向應力σl逐漸增大。此外由于濕拉是滑動式多模拉拔，反拉力不斷波動，引起模子入口處彈性區劇烈波動。因而模子入口處磨損較快，易
出現拉拔圓環。   在鋼絲拉拔過程中，晶粒逐漸被拉長拉細，位錯密度增加，從而鋼絲的抗拉強度也逐漸增加，即發生了“加工硬化”。當位錯密度增大到一定程度，像裂紋這樣的組織缺陷開始迅速增加并擴展，斷絲的可能性也迅速上升。因此，
鋼絲的變形是有一定限度的。    圖4，鋼絲的“加工硬化”    拉拔過的鋼絲在一段時間后，抗拉強度會有一定程度的增加，我們稱之為“時
5/14  效”（aging）。這是因為金屬中部分小原子在一定溫度和時間條件下遷移到位錯運動產生的斷層中，修補了這些斷層，從而提高了鋼絲強度。并且溫度越高，時效所需時間越短。因此既使在多道次拉拔過程中，時效也會不同程度的存在。   在拉拔過程中，由于鋼絲的不均勻變形而產生附加應力，在拉拔后產生殘余應力。一般鋼絲表面為拉應力，中心為壓應力。殘余應力對鋼絲機械性能有顯著影響，對成品的尺寸穩定性也有不良作用。