拉丝
把棒料拉过越来越小的模具
拉丝把金属棒料拉过一系列越来越小的孔，直到变成线材。电缆、回形针、弹簧、围栏和汽车轮胎里的钢帘线，都是这样开始的。它也是制造螺钉的第一步：这里看到的线材会送入接下来两节课中的机器。
工作原理
准备棒料。 起始材料是热轧盘条，通常约 5.5–8 mm 粗，以盘卷形式供应。清除氧化皮，并把端头磨尖（变细），以便穿过模具。
润滑。 棒料通过一个装有皂粉的盒子或一池油。润滑剂可减少模具内的摩擦和热量。
在模具中挤压。 模具是一个非常硬的模芯（碳化钨，细丝用金刚石），中间有锥形孔。锥形孔挤压金属，一小段称为定径带的直线段决定最终直径。
用卷筒牵引。 卷筒（一个带动力的滚筒）把线材拉过模具。是拉而不是推，才使这一过程成立：线材出来时更细、更长、更快。
多道模具重复。 一个模具只能把截面缩减约 15–30%，否则线材会在拉力下断裂。所以拉丝机串联许多模具和卷筒，每个模具都比前一个略小。
退火并收卷。 拉拔使金属变硬、变脆（加工硬化）。铜线通常要退火（加热使其重新变软），然后绕到线盘上；螺钉用的钢丝则盘成卷，供下一步使用。
关键数据
- 材料
- 铜、铝、低碳钢和高碳钢、不锈钢、钨、金和其他贵金属
- 典型零件
- 电线、螺钉和钉子用丝、弹簧丝、围栏、轮胎帘线、焊丝、吉他弦
- 零件尺寸
- 从约 25 mm 的盘条或棒料，拉到比头发还细的线（约 0.01 mm）
- 精度
- 直径通常在约 ±0.01–0.05 mm 内；极细的线精度要高得多
- 表面质量
- 光滑发亮；铜线光亮，钢线上常残留润滑剂涂层
- 适合的批量
- 产量极大；生产线可连续运行数小时，一卷料重一吨或更多
- 模具与设备成本
- 模具：每个几十到几百美元（金刚石模更贵）。多模拉丝机：几十万美元或更多
- 速度
- 钢丝离开最后一个模具时速度常达每秒几米；细铜线每秒几十米
优点与局限
优点
- 非常精确、圆整、光滑的线材，每公斤成本低
- 冷拉使金属强度大大提高（对弹簧和轮胎帘线很有用）
- 快速、连续，自动化程度高
- 模具便宜、耐用，换新尺寸很容易
局限
- 只适用于截面恒定的细长产品
- 每个模具只去除一点点，所以需要许多道次
- 金属会变硬，各阶段之间往往需要退火
- 脏污、润滑不良或盘条中的缺陷都会使线材断裂
应用领域
- 电气用于电缆、电机绕组和输电线的铜和铝导体
- 紧固件用于螺钉、螺栓、铆钉和钉子的钢丝
- 汽车轮胎帘线、弹簧、座椅骨架、刹车和离合器拉索
- 建筑混凝土预应力钢丝、围栏、网、扎丝
- 消费品回形针、衣架、吉他和钢琴弦、珠宝链
如何识别
- 一根完全圆整、光滑的线，整个长度上直径恒定。
- 用放大镜看，线材上有模具留下的细密直线。
- 钢丝上有一层略显暗淡或油腻的薄膜，来自拉丝润滑剂。
- 光亮而有弹性的金属：拉拔后的线比软的退火线回弹更多。
对比
观看
Mecholic - For Mechanical Engineering · 整个工艺的逐步讲解
Fundamentals of manufacturing processes · 模具形状以及每一道次能缩减多少
International Wire Group · 真实的线材工厂：拉丝、退火和收卷
Bekaert · 钢丝的工业拉拔
查看实拍照片
- 维基百科：Wire drawing（拉丝） — 原理、模具、润滑和多模拉丝机，附照片
- 维基共享资源图片搜索
记住
- 拉丝把棒料拉过锥形模具；每个模具让它变得更细、更长一点。
- 一连串多个模具把粗棒料变成细线，需要时通过退火使其变软。
- 拉制的钢丝是螺钉的原材料，也是接下来两节课的主题。
