一种不锈钢丝拉拔方法及步骤

　　

　　本发明涉及金属加工技术领域，特别是指一种不锈钢丝拉拔方法。

　　背景技术：

　　自行车辐条，传送带等部件是生产、生活中常见的钢丝承载部件，在工作时常常需要承受周期性的应力，因此需要一种生产方法来提高其强度和抗疲劳性能，生产中常用304及316等材料的盘圆通过拉拔、退火等方法制成，在拉拔时，大多数情况下采用锥度拉拔法进行拉拔，拉拔方法是产品获得高性能的重要环节，因此对拉拔方法进行优化设计具有十分重要的意义。

　　一般情况下，拉拔过程首先进行的是粗拔方法，也就是用锥形拉伸法将盘圆干拔到中间线径。在锥形拉伸中，具有延展性的钢丝在初始模位颈缩量最大，在终模的颈缩量最小，这样便可以通过较小的应变硬化而获得较高的强度。传统的线性锥形拉拔设计是为了实现第一个模位和最后一个模位对线材所做的功相等，因此应变与模位成线性关系，但该方法只考虑钢丝的初始强度和终了状态的钢丝强度，不考虑中间模具拉拔对钢丝强度的影响。

　　另一种常用的拉拔方法是“等面缩”法，即在面积均匀缩小的过程中，模具路径上每个连续模上施加的拉拔应变量与线材直径同时等比例减小，这种方法在粗拔和精拔两种情况下均适用。

　　技术实现要素：

　　本发明要解决的技术问题是提供一种不锈钢丝拉拔方法。

　　该方法包括步骤如下：

　　(1)计算钢丝实际强度，用于确定每个连续模具所采用的拉拔应变；

　　(2)选择具有初始直径的钢丝；

　　(3)通过一系列的粗拔拉丝，使钢丝丝径初步减小到所需的直径，其中每个连续模处的拉拔应变与前一个模具相比，以非恒定的量逐渐减小；

　　(4)将步骤(3)中初步减小到所需直径的钢丝采用减径率小于4％的精整方法继续拉拔，最终得到所需丝径的钢丝。

　　其中，步骤(2)中选择的钢丝直径为4.0-5.5mm，步骤(3)粗拔后得到的线材直径为1.0-2.5mm，步骤(4)中精整方法得到的线材直径为0.1-0.4mm。

　　步骤(4)还可以替换为将步骤(3)中初步减小到所需直径的钢丝进行精拔。精拔为非线性锥形拉拔、线性锥形拉拔、等面缩中的一种或几种的组合。

　　其中，非线性锥形拉拔为逐步降低每个连续模的拉拔应变，线性锥形拉拔为在每个连续模上施加恒差值的拉拔应变，等面缩为在每个连续模上施加恒定的拉拔应变。

　　进一步的，在步骤(3)和步骤(4)之间还可以设置对钢丝进行热处理步骤。

　　本发明的上述技术方案的有益效果如下：

　　上述方案中，既可得到中间尺寸的线材，也可得到小直径的细丝，在提高拉拔效率的同时还提高了线材的强度和扭转特性，同时兼顾了中间模具上线材的实际强度，从而能够将线材拉拔到最终所需直径还能获得满意的性能。

　　附图说明

　　图1为本发明的不锈钢丝拉拔方法中拉拔强度与应变关系曲线；

　　图2为线性锥拔与非线性锥拔关系曲线；

　　图3为非线性拉拔与等面缩法拉拔对比曲线；

　　图4为精整方法与无精整方法处理的断裂特性对比；

　　图5为非线性锥形拉伸剖面图。

　　具体实施方式

　　为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

　　本发明提供一种不锈钢丝拉拔方法。

　　该方法包括步骤如下：

　　(1)计算钢丝实际强度，用于确定每个连续模具所采用的拉拔应变；

　　(2)选择具有初始直径的钢丝；

　　(3)通过一系列的粗拔拉丝，使钢丝丝径初步减小到所需的直径，其中每个连续模处的拉拔应变与前一个模具相比，以非恒定的量逐渐减小；

　　(4)将步骤(3)中初步减小到所需直径的钢丝采用减径率小于4％的精整方法继续拉拔，最终得到所需丝径的钢丝。

　　其中，步骤(2)中选择的钢丝直径为4.0-5.5mm，步骤(3)粗拔后得到的线材直径为1.0-2.5mm，步骤(4)中精整方法得到的线材直径为0.1-0.4mm。

　　步骤(4)还可以替换为将步骤(3)中初步减小到所需直径的钢丝进行精拔。精拔为非线性锥形拉拔、线性锥形拉拔、等面缩中的一种或几种的组合。

　　其中，非线性锥形拉拔为逐步降低每个连续模的拉拔应变，线性锥形拉拔为在每个连续模上施加恒差值的拉拔应变，等面缩为在每个连续模上施加恒定的拉拔应变。

　　进一步的，在步骤(3)和步骤(4)之间还可以设置对钢丝进行热处理步骤。

　　下面结合具体实施过程予以说明。

　　本发明方法拉拔钢丝在减径的同时因加工硬化提高了强度。线形锥形拉拔的应变与模具位置关系如图2所示，由图可以清楚地看出两种方法在线性关系上的不同。图1为拉拔强度与拉拔应变的关系图。上曲线钢种为304，下曲线钢种为316，两种钢的拉拔强度随拉拔应变的增大而增大。典型的线材成型过程包括粗拔和精拔两个拉拔阶段，在粗拔时，通常用干润滑剂完成，将原棒直径拉拔到中间直径，也称为亮线直径。此后通常对金属丝进行热处理恢复塑性，然后再进行精拔，在精拔中，常用湿润滑剂将金属丝拉到最终直径。在粗拔和精拔两种方法下的钢丝均是通过多个拉拔模具组合来进行拉拔的，组合模具拉拔的使用可以减少应变时效和表面残余应力对线材性能的负面影响以及模具的过度磨损。

　　对于非线性锥形拉拔，如前所述，与只考虑钢丝在始模和终模强度的线性锥形拉拔不同的是，非线性锥形拉拔法是基于在拉丝每个阶段的钢丝强度而设计的。当线材经过非线性锥形拉拔模具时，若钢丝塑性较好，则减径率较大，拉拔产生的应变也较大，随着拉拔的进行，后模的减径将比前模的减径要小，即拉拔产生的应变也越来越小。尽管初始和最终的步骤可能与线性锥形拉拔类似，但二者的主要区别主要在于中间模具对线材产生的应变量并非以恒定值减小，而是随着拉拔进行，强度越来越大，金属丝所受的拉拔应变逐渐减小，每两个连续模的拉拔应变差为非恒定值。

　　由于非线性锥形拉拔模具的拉拔强度是根据钢丝实际强度来确定的，所以在设置拉拔模具前必须先得到钢丝实际强度。实际线材强度可以通过拉拔实验测量来确定，也可以通过以下公式来确定：

　　y＝y0eεa

　　其中y是抗拉强度(单位mpa)，y0是钢丝拉拔后的强度，α是一个依赖于钢丝成分和拉拔条件的系数，对于不锈钢，α一般为0.1-0.4，ε是真应变。

　　用于自行车辐条的钢丝，其盘圆直径一般为4.0-6.0mm，中间直径为1.0-2.5mm，非线性锥形拉拔可以降低线材过热，消除了拉丝过程中的应变时效同时还能减少模具磨损，提高了钢丝的拉拔性能，降低了钢丝中微裂纹形成的可能性。在钢丝的精拔过程中，仍可以采用非线性锥形拉拔。非线性锥形拉拔也可与其他常规拉拔相结合，实现粗拔和精拔。图3为在精拔线材时采用非线性锥形拉拔+等面缩法，将中间直径(半成品)线材从1.6mm拉拔至0.2mm的成品。在模具设计上，无论粗拔还是精拔过程，根据经验，一般相邻拉拔模具的锥角差δ2γ为8°，偶见10°和12°(如图5所示)，该设计适用于得到任何强度的线材。

　　另如前所述，在线性锥形拉拔过程中，连续模间施加在钢丝上的拉拔应变量是常数。通常认为这种方法只适用于粗拔过程，但在实际生产实践中发现在钢丝精拔过程也可使用。在精拔过程中使用线性锥形拉拔可以减少所使用的模具数量，降低制造成本，同时可以改变拉拔应变量和钢丝的强度特性，进而控制线材达到更具体的强度值。

　　最后，精整方法是指在拉拔过程中减径率小于初始直径4％的钢丝拔制过程，一般出现在最后一个模具上，通常情况下精整工序出现在精拔之后，但在实际生产过程中发现，无论使用粗拔还是精拔方法，只要该过程提出需要对扭转性能进行控制，就可以采用精整方法。

　　图4示出了进行扭转实验的两根线材。无平整方法处理的不锈钢丝采用传统的线性锥拔法拔制，没有精整方法，拉拔总应变为3.64。同样地，进行平整方法处理的钢丝采用线性锥形拉拔，再经过4％的精整方法，拉拔总应变为3.68。然后对两根钢丝进行扭转试验，未进行精整方法的钢丝出现轴向开裂，而进行精整方法的钢丝在拉拔总应变较大的情况下也未出现心部开裂的现象。因此进行了精整方法的钢丝能有效减少心部开裂造成剥层等现象的发生，从而提高了线材的扭转特性。使用本发明所公开的拉拔方法和精整组合方法拉拔而成的金属丝可用于自行车辐条、传送带、铆钉线和其他用钢丝加固的产品。

　　以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

　　技术特征：

　　1.一种不锈钢丝拉拔方法，其特征在于：包括步骤如下：

　　(1)计算钢丝实际强度，用于确定每个连续模具所采用的拉拔应变；

　　(2)选择具有初始直径的钢丝；

　　(3)通过一系列的粗拔拉丝，使钢丝丝径初步减小到所需的直径，其中每个连续模处的拉拔应变与前一个模具相比，以非恒定的量逐渐减小；

　　(4)将步骤(3)中初步减小到所需直径的钢丝采用减径率小于4％的精整方法继续拉拔，最终得到所需丝径的钢丝。

　　2.根据权利要求1所述的不锈钢丝拉拔方法，其特征在于：所述步骤(2)中选择的钢丝直径为4.0-5.5mm，步骤(3)粗拔后得到的线材直径为1.0-2.5mm，步骤(4)中精整方法得到的线材直径为0.1-0.4mm。

　　3.根据权利要求1所述的不锈钢丝拉拔方法，其特征在于：所述步骤(4)为将步骤(3)中初步减小到所需直径的钢丝进行精拔。

　　4.根据权利要求3所述的不锈钢丝拉拔方法，其特征在于：所述精拔为非线性锥形拉拔、线性锥形拉拔、等面缩中的一种或几种的组合。

　　5.根据权利要求1所述的不锈钢丝拉拔方法，其特征在于：所述步骤(3)和步骤(4)之间设置对钢丝进行热处理步骤。

　　技术总结

　　本发明提供一种不锈钢丝拉拔方法，属于金属加工技术领域。该方法首先选取具有初始直径的钢丝，然后经过非线性锥形拉拔法进行拉拔，之后选择减径率小于4％的精整方法，或通过锥形拉伸法拉拔到理想尺寸的精拔方法。该方法既可得到中间尺寸的线材，也可得到小直径的细丝，在提高拉拔效率的同时还提高了线材的强度和扭转特性，同时兼顾了中间模具上线材的实际强度，从而能够将线材拉拔到最终所需直径还能获得满意的性能。

　　技术研发人员：胡建祥

　　受保护的技术使用者：江阴祥瑞不锈钢精线有限公司

　　技术研发日：2019.01.25

　　技术公布日：2020.08.04