[發明專利]一種超細金屬絲的加工方法

有效

• 申請號: 202110014632.3
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112828058B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 孫院軍;陳燦;孫博宇;丁向東;孫軍;曾毅;邱璽;李權;李垣明;周毅
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B21C1/02
• 分類號: B21C1/02;B21C3/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種超細金屬絲的加工方法，包括將待加工的金屬絲表面清潔處理；控制供絲輥、錐形拉拔輥和收絲輥以相同的角速度ω運轉；控制錐形拉拔輥的錐度、供絲輥進絲線速度與收絲輥收絲線速度的速度差、金屬絲的總變形量、錐形拉拔輥的螺距P和單圈變形速度；將金屬絲依次繞過供絲輥和錐形拉拔輥小直徑端，金屬絲沿錐形拉拔輥的由小至大直徑端的螺紋槽纏繞，并從錐形拉拔輥大直徑端螺紋槽繞出纏繞在收絲輥上。通過對超細絲變形控制，實現拉拔過程工藝優化與控制，從而避免應力集中引起的絲材斷裂，提高絲材的成絲率和質量。

技術領域

本發明涉及金屬絲材加工技術領域，具體涉及一種金屬超細絲加工方法。

背景技術

經過多年發展，金屬以多種形態應用于生活中的方方面面，而金屬絲材更是不可缺少的一種加工形態。金屬絲已經形成結構絲，制繩絲等多個種類，并被廣泛應用于航空航天、國防軍事、建筑結構、機械設備等方面。而不同種類、不同絲徑、不同用途等因素也對金屬絲材加工方式有著不小的考驗。特別是隨著高精密電子儀器的發展，對稀貴金屬絲材的絲徑更小，長度更大。目前，高標準高性能超長超細絲材已經成為高精密產品。

目前，金屬絲材的加工方法主要采用有模拉拔方式，即通過絲材在受熱或者本身具有一定塑性情況下，通過硬質材料模具的變徑作用實現絲徑的變形和尺寸公差的控制。一般絲材經過多道次拉拔-退火-再拉拔-再退火等工序，加工成不同絲徑的金屬絲材，然后經過表面處理和定尺切割，形成成品絲材。但是，目前的絲材加工工藝難以滿足超長超細絲材加工的需求。以鉬合金為例，當絲徑＜0.03mm時，由于絲材承受力小，絲材性能、直徑公差、表面質量、加熱和潤滑方式和模具精度等因素對鉬絲的加工成品率形成顯著影響，加工過程中鉬絲的斷裂現象經常發生，超長度鉬絲的成品率極低，導致超長超細絲的成本居高不下，工業化生產難以進行。在絲材拉拔工藝之外，還有一種無模拉拔工藝。無模拉拔工藝是利用絲材在受熱狀態下塑性提高，并在拉拔作用下產生的軸線延伸而徑向收縮的原理而成。該方法即使保證拉力和溫度穩定的條件下，受原材料自身的性能、絲徑公差的影響因素很大，因此容易產生竹節現象，加之沒有磨具定尺作用，絲材直徑公差較大，一直無法大規模應用。

從上述兩種絲材加工工藝過程可見，有模拉拔工藝存在的核心問題是所有問題，包括材料問題(如性能、直徑公差、材料表面和潤滑質量等)、模具問題(模具形狀設計、加工和磨損公差等)及工藝參數(溫度、變形量、拉拔速度等)，都將在模具的“點式”加工處集中爆發和顯現。因此絲材斷裂的概率劇增。特別地，當絲材直徑＜0.03mm(即30μm)時，由于絲材直徑過細，要求模具變徑更小，致使對模具的加工精度提出了更高的要求。目前，機械加工的精度一般為10μm，精加工精度為5微米。而超細絲變徑小于5μm。這樣致使絲材拉拔變形量無法精確控制，造成超細絲加工極為困難。無模拉拔雖然消除了“點式”加工的問題，但是也失去可點式加工的約束，絲材中的“竹節”現象難以避免。因此，傳統絲材拉拔和方法和工藝無法滿足超細絲的加工需求，需要一種新型的加工方式來改變這一現狀。重點以下問題：一是超細絲由于絲徑小，可承受拉力小，微小的力量波動就會出現過載斷裂；二是克服模具加工精度對模具小變形量加工的制約；三是徹底改變絲材加工的“點”方式為線加工方式，實現對拉絲要素的有效控制，消除各項要素“點”式集中爆發而導致斷絲率提高。

發明內容

為克服有模和無模拉拔工藝存在的核心問題，亟需提供一種新型的金屬超細絲加工方法，以促進超長超細絲材的生產與應用。

本發明是通過下述技術方案來實現的。

一種超細金屬絲的加工方法，包括：

將待加工的金屬絲表面清潔處理；

控制供絲輥、錐形拉拔輥和收絲輥以相同的角速度ω運轉；

控制錐形拉拔輥的錐度，使得錐形拉拔輥小端的半徑r與供絲輥半徑相同，錐形拉拔輥大端的半徑R與收絲輥半徑相同；

控制供絲輥進絲線速度與收絲輥收絲線速度的速度差v＝ω(R-r)；金屬絲的總變形量為(R-r)/r；