一种超细金属丝的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种超细金属丝的加工方法，包括将待加工的金属丝表面清洁处理；控制供丝辊、锥形拉拔辊和收丝辊以相同的角速度ω运转；控制锥形拉拔辊的锥度、供丝辊进丝线速度与收丝辊收丝线速度的速度差、金属丝的总变形量、锥形拉拔辊的螺距P和单圈变形速度；将金属丝依次绕过供丝辊和锥形拉拔辊小直径端，金属丝沿锥形拉拔辊的由小至大直径端的螺纹槽缠绕，并从锥形拉拔辊大直径端螺纹槽绕出缠绕在收丝辊上。通过对超细丝变形控制，实现拉拔过程工艺优化与控制，从而避免应力集中引起的丝材断裂，提高丝材的成丝率和质量。

【技术实现步骤摘要】
一种超细金属丝的加工方法
本专利技术涉及金属丝材加工
，具体涉及一种金属超细丝加工方法。
技术介绍
经过多年发展，金属以多种形态应用于生活中的方方面面，而金属丝材更是不可缺少的一种加工形态。金属丝已经形成结构丝，制绳丝等多个种类，并被广泛应用于航空航天、国防军事、建筑结构、机械设备等方面。而不同种类、不同丝径、不同用途等因素也对金属丝材加工方式有着不小的考验。特别是随着高精密电子仪器的发展，对稀贵金属丝材的丝径更小，长度更大。目前，高标准高性能超长超细丝材已经成为高精密产品。目前，金属丝材的加工方法主要采用有模拉拔方式，即通过丝材在受热或者本身具有一定塑性情况下，通过硬质材料模具的变径作用实现丝径的变形和尺寸公差的控制。一般丝材经过多道次拉拔-退火-再拉拔-再退火等工序，加工成不同丝径的金属丝材，然后经过表面处理和定尺切割，形成成品丝材。但是，目前的丝材加工工艺难以满足超长超细丝材加工的需求。以钼合金为例，当丝径＜0.03mm时，由于丝材承受力小，丝材性能、直径公差、表面质量、加热和润滑方式和模具精度等因素对钼丝的加工成品率形成显著影响，加工过程中钼丝的断裂现象经常发生，超长度钼丝的成品率极低，导致超长超细丝的成本居高不下，工业化生产难以进行。在丝材拉拔工艺之外，还有一种无模拉拔工艺。无模拉拔工艺是利用丝材在受热状态下塑性提高，并在拉拔作用下产生的轴线延伸而径向收缩的原理而成。该方法即使保证拉力和温度稳定的条件下，受原材料自身的性能、丝径公差的影响因素很大，因此容易产生竹节现象，加之没有磨具定尺作用，丝材直径公差较大，一直无法大规模应用。从上述两种丝材加工工艺过程可见，有模拉拔工艺存在的核心问题是所有问题，包括材料问题(如性能、直径公差、材料表面和润滑质量等)、模具问题(模具形状设计、加工和磨损公差等)及工艺参数(温度、变形量、拉拔速度等)，都将在模具的“点式”加工处集中爆发和显现。因此丝材断裂的概率剧增。特别地，当丝材直径＜0.03mm(即30μm)时，由于丝材直径过细，要求模具变径更小，致使对模具的加工精度提出了更高的要求。目前，机械加工的精度一般为10μm，精加工精度为5微米。而超细丝变径小于5μm。这样致使丝材拉拔变形量无法精确控制，造成超细丝加工极为困难。无模拉拔虽然消除了“点式”加工的问题，但是也失去可点式加工的约束，丝材中的“竹节”现象难以避免。因此，传统丝材拉拔和方法和工艺无法满足超细丝的加工需求，需要一种新型的加工方式来改变这一现状。重点以下问题：一是超细丝由于丝径小，可承受拉力小，微小的力量波动就会出现过载断裂；二是克服模具加工精度对模具小变形量加工的制约；三是彻底改变丝材加工的“点”方式为线加工方式，实现对拉丝要素的有效控制，消除各项要素“点”式集中爆发而导致断丝率提高。
技术实现思路
为克服有模和无模拉拔工艺存在的核心问题，亟需提供一种新型的金属超细丝加工方法，以促进超长超细丝材的生产与应用。本专利技术是通过下述技术方案来实现的。一种超细金属丝的加工方法，包括：将待加工的金属丝表面清洁处理；控制供丝辊、锥形拉拔辊和收丝辊以相同的角速度ω运转；控制锥形拉拔辊的锥度，使得锥形拉拔辊小端的半径r与供丝辊半径相同，锥形拉拔辊大端的半径R与收丝辊半径相同；控制供丝辊进丝线速度与收丝辊收丝线速度的速度差v＝ω(R-r)；金属丝的总变形量为(R-r)/r；控制锥形拉拔辊的螺距P和单圈变形速度；其中，R,r控制变形量，螺距P控制单次绕丝量，转速ω控制绕丝速度。将金属丝依次绕过供丝辊和锥形拉拔辊小直径端，金属丝沿锥形拉拔辊的由小至大直径端的螺纹槽缠绕，并从锥形拉拔辊大直径端螺纹槽绕出缠绕在收丝辊上。对于上述技术方案，本专利技术还有进一步优选的方案：优选的，所述金属丝表面清洁处理采用碱洗或热处理。优选的，所述金属丝按照韧性分为硬质金属丝和软质金属丝，所述硬质金属丝包括钼丝、钢丝或钛镍丝；所述软质金属丝包括镁丝、铜丝、铁丝或铝丝。优选的，所述硬质金属丝在金属丝表面清洁处理后，经高温加热后进行拉拔。优选的，所述供丝辊、锥形拉拔辊和收丝辊的角速度ω为10-150r/min。优选的，当采用硬质金属丝时，角速度ω为10-60r/min；当采用软质金属丝时，角速度ω为60-150r/min。优选的，所述锥形拉拔辊的锥度C与供丝辊半径r、收丝辊半径R以及锥形拉拔辊长度L满足：C＝2(R-r)/L。优选的，所述锥形拉拔辊的螺距P由螺纹深度H确定，螺纹深度H应满足H≥3d0，其中d0为原始金属丝直径，螺距P则参照国标GB╱T7306.2-2000根据螺纹深度H以及螺牙类型确定。优选的，所述金属丝径小于锥形拉拔辊最大螺纹宽度。优选的，在锥形拉拔辊螺纹轨迹内添加有润滑油。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：1)本专利技术通过控制供丝辊、锥形拉拔辊和收丝辊以相同的角速度ω运转，控制供丝辊进丝线速度与收丝辊收丝线速度的速度差，通过控制锥形拉拔辊的螺距P和单圈变形速度；锥形拉拔辊大端的半径R，小端的半径r控制变形量，螺距P控制单次绕丝量，转速ω控制绕丝速度，不需要经过多次拉拔过程，可大大减少外在因素引起的断丝。2)本专利技术可通过选取不同锥度的拉拔辊来控制金属丝在加工过程中的变形量，当拉拔辊锥度较大，由于拉拔辊大端和小端内径差变大，金属丝丝速差随之变大，当拉拔辊锥度较小，由于拉拔辊大端和小端内径差变小，金属丝丝速差随之变小，可通过计算得出丝径的形变量，从而金属丝径在加工过程中的可控性。3)本专利技术在丝材加工过程中，由于丝速是均匀增长，丝材所受的拉应力也是均匀分布，可避免目前拉拔工艺中的应力集中的问题，从而避免应力集中引起的丝材断裂，保证成丝率。4)加工装置简单，操作容易，附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：图1为拉拔辊模型示意图；图2为整体装置模型三维示意图。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。本专利技术提供的一种金属超细丝加工方法，包括下述步骤：1)将待加工的金属丝采用碱洗或热处理方式进行表面清洁处理，保证金属丝表面光滑没有杂质颗粒附着，防止表面杂质对后面加工产生影响。本专利技术实施例采用的金属丝按照韧性分为硬质金属丝和软质金属丝，硬质金属丝在金属丝表面清洁处理后，经高温加热后进行拉拔。2)控制供丝辊、锥形拉拔辊和收丝辊以相同的角速度ω运转；并控制锥形拉拔辊的锥度，使得锥形拉拔辊小端的半径r与供丝辊半径相同，锥形拉拔辊大端的半径R与收丝辊半径相同。控制供丝辊进丝线速度与收丝辊收丝线速度的速度差v＝ω(R-r)；锥形拉拔辊的锥度C与供丝辊半径r、收丝辊半径R以及拉拔辊长度L满足：C＝2(R-r)/L，使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超细金属丝的加工方法，其特征在于，包括：/n将待加工的金属丝表面清洁处理；/n控制供丝辊、锥形拉拔辊和收丝辊以相同的角速度ω运转；/n控制锥形拉拔辊的锥度，使得锥形拉拔辊小端的半径r与供丝辊半径相同，锥形拉拔辊大端的半径R与收丝辊半径相同；/n控制供丝辊进丝线速度与收丝辊收丝线速度的速度差v＝ω(R-r)；金属丝的总变形量为(R-r)/r；/n将金属丝依次绕过供丝辊和锥形拉拔辊小直径端，金属丝沿锥形拉拔辊的由小至大直径端的螺纹槽缠绕，并从锥形拉拔辊大直径端螺纹槽绕出缠绕在收丝辊上。/n

【技术特征摘要】
1.一种超细金属丝的加工方法，其特征在于，包括：
将待加工的金属丝表面清洁处理；
控制供丝辊、锥形拉拔辊和收丝辊以相同的角速度ω运转；
控制锥形拉拔辊的锥度，使得锥形拉拔辊小端的半径r与供丝辊半径相同，锥形拉拔辊大端的半径R与收丝辊半径相同；
控制供丝辊进丝线速度与收丝辊收丝线速度的速度差v＝ω(R-r)；金属丝的总变形量为(R-r)/r；
将金属丝依次绕过供丝辊和锥形拉拔辊小直径端，金属丝沿锥形拉拔辊的由小至大直径端的螺纹槽缠绕，并从锥形拉拔辊大直径端螺纹槽绕出缠绕在收丝辊上。


2.根据权利要求1所述的一种超细金属丝的加工方法，其特征在于，所述金属丝表面清洁处理采用碱洗或热处理。


3.根据权利要求1所述的一种超细金属丝的加工方法，其特征在于，所述金属丝按照韧性分为硬质金属丝和软质金属丝，所述硬质金属丝包括钼丝、钢丝或钛镍丝；所述软质金属丝包括镁丝、铜丝、铁丝或铝丝。


4.根据权利要求3所述的一种超细金属丝的加工方法，其特征在于，所述硬质金属丝在金属丝表面清洁处理后，经高温加热后进行拉拔。

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【专利技术属性】
技术研发人员：孙院军，陈灿，孙博宇，丁向东，孙军，曾毅，邱玺，李权，李垣明，周毅，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61