專利名稱：實(shí)心焊絲的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲的生產(chǎn)方法(在本申請(qǐng)的說明書和權(quán)利要求書中，可以用簡(jiǎn)稱“焊絲”代替“實(shí)心焊絲”)。
背景技術(shù)：
在CO2氣體保護(hù)電弧焊接和MIG焊接中通常使用細(xì)實(shí)心焊絲(直徑為0.8-1.6mm)。在使用時(shí)，實(shí)心焊絲纏繞在卷軸上或置于包裝桶中。用進(jìn)料輥將實(shí)心焊絲從卷軸(或包裝桶)中拉出，然后塞入包封有管道電纜的襯套中，最后通過襯套將其送往位于焊接位置處的焊矩的噴嘴上。
上述管道襯套是用螺旋纏繞的鋼絲制成的軟導(dǎo)管。它通常是3-6m長(zhǎng)，有時(shí)候10-20m長(zhǎng)，這取決于與焊接位置的距離。不管工作地點(diǎn)在哪里，焊絲都應(yīng)當(dāng)以恒定速度穩(wěn)定進(jìn)料，例如在造船廠中，臺(tái)階或彎頭會(huì)使空間受限或使空間受阻。這種穩(wěn)定進(jìn)料是焊絲最重要的特征之一，稱之為焊絲進(jìn)料性能。
當(dāng)用進(jìn)料輥將其塞入導(dǎo)管襯套時(shí)，焊絲由于與導(dǎo)管襯套內(nèi)部的摩擦而受到進(jìn)料阻力。在直導(dǎo)管襯套中，這種進(jìn)料阻力不會(huì)大到出現(xiàn)進(jìn)料方面的問題。但是，在很長(zhǎng)的導(dǎo)管襯套或陡然或多處彎曲的導(dǎo)管襯套中，進(jìn)料阻力會(huì)增大到進(jìn)料力不能再平衡的程度，從而導(dǎo)致進(jìn)料性能受到極大破壞。
因此，為了保證穩(wěn)定進(jìn)料，必須降低由于與導(dǎo)管襯套的摩擦導(dǎo)致的進(jìn)料阻力。降低進(jìn)料阻力和改善焊絲進(jìn)料性能的普通方法是用電鍍銅或潤(rùn)滑劑涂布焊絲表面。順便提及，電鍍銅會(huì)產(chǎn)生額外的極大改善拉伸性能、導(dǎo)電性和防銹性的效果。
不幸的是，具有電鍍銅或潤(rùn)滑劑涂層的實(shí)心焊絲具有很多缺點(diǎn)。即，當(dāng)用進(jìn)料輥擠壓實(shí)心焊絲時(shí)，過量的潤(rùn)滑劑易于被刮掉。刮掉的潤(rùn)滑油殘余物進(jìn)入導(dǎo)管襯套并在其中集聚，使進(jìn)料阻力不規(guī)則地增加。電鍍銅也會(huì)產(chǎn)生類似的問題。從電鍍銅上刮掉的殘余物會(huì)導(dǎo)致進(jìn)料阻力急劇增加的嚴(yán)重問題。另外，用于電鍍銅的氰化合物是環(huán)境污染源。在這樣的情況下，目前迫切需要一種沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲。
實(shí)心焊絲上電鍍銅的作用是作為潤(rùn)滑涂層改善進(jìn)料性能和在焊絲生產(chǎn)過程中改善拉伸性。因此，要有效拉伸沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲，則需要良好的能夠取代電鍍銅的潤(rùn)滑劑或者不需要電鍍銅的改善的拉伸技術(shù)。
上述細(xì)實(shí)心焊絲是使大直徑絲(簡(jiǎn)稱為“原料”)通過一系列孔模或輥模生產(chǎn)的。上述不需要電鍍銅的技術(shù)例如公開在日本專利特開平10-296488中。它規(guī)定了拉絲模的斷面縮減率，從而防止絲在高速拉伸過程中發(fā)生斷裂。例如，日本特許公開專利2000-117486提出了另一種防止進(jìn)料阻力不規(guī)則增加的方法。其依賴于能夠牢固地粘著在絲上的改善的潤(rùn)滑劑。
在生產(chǎn)沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲時(shí)，待拉伸的原料需要進(jìn)行表面處理，例如磷酸鹽處理和硼化處理，以保證絲表面和拉伸潤(rùn)滑劑之間具有良好的粘著性。這樣的表面處理會(huì)產(chǎn)生生產(chǎn)成本和環(huán)境污染方面的問題。常用的潤(rùn)滑劑是鈣皂，這是一種干燥固體潤(rùn)滑劑。不幸的是，因?yàn)殁}會(huì)對(duì)電弧穩(wěn)定性產(chǎn)生極其有害的影響，所以在拉伸(拉伸至最終直徑或中間直徑)后必須通過退火、堿法脫油、酸洗和用有機(jī)清洗劑清洗的方法除去鈣皂。這同樣會(huì)產(chǎn)生生產(chǎn)成本和環(huán)境污染方面的問題。
相反，用于CO2氣體保護(hù)電弧焊接的實(shí)心焊絲遇到的困難是，如果焊絲具有緊湊光滑的表面，則難以保證預(yù)定量的潤(rùn)滑油。這一問題可以通過將焊絲表面略微糙化解決。表面糙化的焊絲可以使加入的潤(rùn)滑油均勻地涂布在其長(zhǎng)度方向上。參見日本特許公開專利2000-107881。
人們已經(jīng)提出了多種類似的技術(shù)。其中的一個(gè)設(shè)計(jì)方案是在干法孔模拉絲和濕法孔模拉絲之間插入輥模拉絲，從而降低由濕拉絲得到的斷面縮減率。該目的是通過下述措施達(dá)到的將最終焊絲的表面糙化到使表面不規(guī)則處能夠牢固地保持加入的潤(rùn)滑油的程度。參見美國(guó)專利6079243。
有人提出的一種方法是將輥模上預(yù)先形成的表面粗糙度轉(zhuǎn)移到焊絲表面上。最終的焊絲能夠有效地保留進(jìn)料潤(rùn)滑劑。參見日本專利特開平10-249576。
有人提出一種在保持足夠大表面粗糙度的同時(shí)改善拉伸性的技術(shù)。該目的是通過用MoS2和WS2作為拉絲潤(rùn)滑劑和規(guī)定孔模拉伸導(dǎo)致的斷面縮減率實(shí)現(xiàn)的。該技術(shù)是基于孔模拉伸導(dǎo)致的斷面縮減率和粘附在焊絲上的潤(rùn)滑劑量之間的關(guān)系而實(shí)現(xiàn)的。參見日本專利特開平11-197878。
還有人提出一種使羧酸鉀粘附在焊絲表面上以改善電弧穩(wěn)定性的技術(shù)。該目的是通過下述措施達(dá)到的用熱水清洗拉伸的焊絲，然后使清洗后的焊絲一次性進(jìn)行輥模拉絲或輥壓。參見日本專利特開平3-77035。
但是，上述技術(shù)不能實(shí)際應(yīng)用于沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲。換句話說，它們不能在保持焊絲有效生產(chǎn)率的同時(shí)使焊絲表面粗糙度大到足以保持足量的潤(rùn)滑油。
沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲的缺點(diǎn)是不能通過孔模高速拉絲，其原因如下。在生產(chǎn)實(shí)心焊絲時(shí)主要使用的孔模拉絲在潤(rùn)滑劑層上施加的剪切力比輥模拉絲大得多，這種剪切力會(huì)破壞潤(rùn)滑劑膜。當(dāng)在不用硬脂酸鈣潤(rùn)滑劑處理焊絲的情況下進(jìn)行孔膜拉絲時(shí)，易于出現(xiàn)這樣的問題。
在上述由干法孔模拉絲和濕法拉絲組成的兩段拉絲方法也牽涉到上述同樣的問題。這種拉絲方法不適用于沒有電鍍銅的焊絲的高速拉絲，因?yàn)樵诶煨苑矫鏉穹ɡz次于干法拉絲。另外，如上述美國(guó)專利6079243所述，在拉絲過程中，焊絲的表面粗糙度急劇下降，因此，在從半成品階段(其中制造表面粗糙度)至成品階段的整個(gè)拉絲過程中，焊絲難以保持其表面粗糙度。
在孔模拉絲和輥模拉絲中，上述作為拉絲潤(rùn)滑劑的MoS2和WS2不能提供充分的拉伸性，從而難以在沒有電鍍銅的焊絲上進(jìn)行高速拉絲。另外，過量殘留的這些潤(rùn)滑劑會(huì)使流經(jīng)成品焊絲的電流不穩(wěn)定，刮掉的潤(rùn)滑劑殘?jiān)鼤?huì)破壞焊絲的進(jìn)料性能。因此，必須均勻涂布潤(rùn)滑劑，以使其均勻殘留，最終又能夠被均勻地洗去。這些問題會(huì)導(dǎo)致不能有效拉絲和質(zhì)量不穩(wěn)定。另外，如果不對(duì)原料鋼絲進(jìn)行充分的防銹處理而直接涂布硫化物(如MoS2和WS2)，則焊絲的耐蝕性將受到破壞。
將表面粗糙度從輥模轉(zhuǎn)移到焊絲表面上的缺點(diǎn)是難以控制經(jīng)受磨損的輥表面。這將導(dǎo)致焊絲質(zhì)量不穩(wěn)定和由于頻繁更換輥而使生產(chǎn)成本升高。
輥模比孔模更適用于高速拉絲，因?yàn)樗梢粚?duì)夾持焊絲的對(duì)向輥構(gòu)成。因?yàn)檫@樣的結(jié)構(gòu)使得輥模在拉絲過程中在潤(rùn)滑劑層上施加的剪切力比孔模小，因此不會(huì)經(jīng)常造成潤(rùn)滑劑模的破壞。另外，即使在用無氫無機(jī)固體潤(rùn)滑劑進(jìn)行拉絲的情況下，輥模與孔模相比，也不易阻塞，這種固體潤(rùn)滑劑不會(huì)隨氫的增加而出現(xiàn)問題。如果主要用輥模對(duì)沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲進(jìn)行拉絲，則能夠極大地改善拉絲速度和效率。
但是，還從來沒有人用輥模對(duì)沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲在從原料至成品的過程中進(jìn)行高速拉絲。假如焊接性能只取決于輥模，則在對(duì)焊接性能沒有副作用的情況下對(duì)沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲的拉絲速度就會(huì)受到限制。用輥模高速拉絲時(shí)，沒有電鍍銅的高強(qiáng)度鋼焊絲的情況比普通低碳鋼焊絲的情況出現(xiàn)的困難多(高強(qiáng)度鋼包括高拉伸鋼、合金鋼和不銹鋼，可以根據(jù)要焊接的工件進(jìn)行選擇)。
與低碳鋼焊絲相比，高強(qiáng)度鋼焊絲需要更大的拉拔力，從而在輥模上產(chǎn)生更大的負(fù)荷。在拉絲過程中施加大作用力時(shí)，因?yàn)檩伳＜捌渲Ъ艿膹?qiáng)度和剛度有限，所以輥模會(huì)變形和振動(dòng)。這種振動(dòng)會(huì)使焊絲與輥模間歇性地接觸，從而在焊絲表面上留下小凹痕。這些凹痕會(huì)破壞焊絲直徑精度，導(dǎo)致焊絲表面糙化。為了避免這樣的問題，即使輥模拉絲可以實(shí)際應(yīng)用，也必須降低拉絲速度。這樣會(huì)降低拉絲效率，降低焊絲生產(chǎn)率。
目前還沒有只用輥模就能夠在從原料鋼絲至成品的過程中基本完成拉絲的例子。即使存在這樣的例子，也不可能高速拉伸高強(qiáng)度實(shí)心焊絲。
對(duì)輥模拉絲速度的限制歸因于磨損和潤(rùn)滑問題(和孔模一樣)。在對(duì)沒有電鍍銅的焊絲進(jìn)行拉絲時(shí)，為了使焊絲表面與潤(rùn)滑劑具有更好的粘結(jié)性，可能需要對(duì)原料鋼絲進(jìn)行表面處理(如磷酸鹽處理和硼化)。如果沒有進(jìn)行表面處理，則必須使用干燥固體潤(rùn)滑劑，例如能夠提供良好潤(rùn)滑性能的鈣皂。不幸的是，殘留在成品焊絲表面上的鈣皂無論其量多么少，都對(duì)電弧穩(wěn)定性有極大的影響。因此，在拉絲完成后，需要一個(gè)單獨(dú)的清洗工藝，以徹底去除鈣皂。結(jié)果將提高生產(chǎn)成本和導(dǎo)致環(huán)境污染。因此，鈣皂的使用對(duì)沒有電鍍銅的焊絲的生產(chǎn)是有害的。
鑒于上述原因，目前還沒有連續(xù)生產(chǎn)沒有電鍍銅的焊絲的在線工藝，所述工藝包括下述步驟拉絲，洗去用于拉絲的潤(rùn)滑劑，涂布用于焊絲進(jìn)料的潤(rùn)滑劑。即使存在這樣的工藝，也不可能以與拉絲同樣高的速度實(shí)施這些步驟。順便提及，術(shù)語(yǔ)“在線”表示連續(xù)操作拉絲及其后續(xù)步驟。
如上所述，在生產(chǎn)沒有銅的焊絲(包括高強(qiáng)度焊絲)時(shí)，還沒有人只用輥模就能夠?qū)⒃箱摻z拉拔成成品焊絲。另外，還沒有人用包括拉絲，洗去拉絲潤(rùn)滑劑和涂布進(jìn)料潤(rùn)滑劑的連續(xù)工藝生產(chǎn)焊絲。即使存在這樣的連續(xù)工藝，也不可能高速運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的。本發(fā)明的目的是提供一種有效生產(chǎn)沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲的方法，所述方法由下述步驟組成用輥模將原料鋼絲高速拉拔成成品(或近成品)焊絲，洗去拉絲潤(rùn)滑劑，涂布進(jìn)料潤(rùn)滑劑，該方法是在一個(gè)生產(chǎn)線中連續(xù)完成的。
本發(fā)明涉及一種通過將原料鋼絲拉拔成成品焊絲生產(chǎn)沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲的方法，所述方法包括下述步驟將用于拉絲的干燥固體潤(rùn)滑劑涂布在焊絲表面上的步驟，用于拉絲的干燥固體潤(rùn)滑劑至少含有硬脂酸鈉或硬脂酸鉀；用輥模拉拔潤(rùn)滑劑涂布后的焊絲的步驟；從拉拔后的焊絲表面上除去拉絲潤(rùn)滑劑的步驟；以及將用于焊絲進(jìn)料的潤(rùn)滑劑涂布在已經(jīng)除去了拉絲用干燥固體潤(rùn)滑劑的焊絲表面上的步驟。
上述生產(chǎn)實(shí)心焊絲的方法的特征在于拉絲步驟的至少一部分、除去用于拉絲的干燥固體潤(rùn)滑劑的步驟和涂布用于焊絲進(jìn)料的潤(rùn)滑劑的步驟是在線進(jìn)行的。
根據(jù)本發(fā)明，用于拉拔沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲的干燥固體潤(rùn)滑劑應(yīng)當(dāng)是硬脂酸鈉或硬脂酸鉀。但是，本發(fā)明使用的輥模拉絲用的潤(rùn)滑劑不一定是單一物質(zhì)硬脂酸鈉或硬脂酸鉀?？梢院腥魏翁砑觿?，如下面所述的高壓潤(rùn)滑劑(極壓劑)和軟化點(diǎn)調(diào)節(jié)劑。
硬脂酸鹽優(yōu)選應(yīng)當(dāng)是水溶性皂，在主要由輥模完成的高速拉絲過程(從原料鋼絲至成品或近成品焊絲)中，水溶性皂具有良好的潤(rùn)滑性。它還不需要離線清洗步驟，而是可以用在線清洗步驟將其除去。
因此，本發(fā)明可以通過連續(xù)在線法生產(chǎn)沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲，該方法包括將原料鋼絲拉拔成成品或近成品焊絲(基本上是用輥模進(jìn)行)，洗去拉絲潤(rùn)滑劑，涂布進(jìn)料潤(rùn)滑劑。
根據(jù)本發(fā)明，用輥模拉絲可以進(jìn)行到下述程度拉拔的焊絲具有成品焊絲或近成品焊絲的直徑。
順便提及，在硬脂酸鈉或硬脂酸鉀的幫助下，用孔模(在生產(chǎn)焊絲時(shí)主要用孔模)不可能進(jìn)行高速拉絲。換句話說，與用輥模拉絲相比，孔模拉絲會(huì)在模面處的潤(rùn)滑劑層上施加更大的剪切力。因此，即使皂中含有添加劑如高壓潤(rùn)滑劑和軟化點(diǎn)調(diào)節(jié)劑，用孔模進(jìn)行高速拉絲時(shí)，本發(fā)明的皂也會(huì)出現(xiàn)潤(rùn)滑劑膜破裂的問題。從這一點(diǎn)上講，本發(fā)明的皂與用孔模拉絲時(shí)常用的上述金屬皂潤(rùn)滑劑(基于硬脂酸鈣)有很大的不同。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，在一系列用輥模拉絲的步驟之前或其間可以進(jìn)行用孔模拉絲的步驟，使直徑總縮減率∑Rd為0.5％-78％。該實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)是能夠在已經(jīng)用孔模拉拔的焊絲表面上均勻涂布潤(rùn)滑劑，使得后續(xù)的用輥模的拉絲步驟可以在不涂布新的用于拉絲的干燥固體潤(rùn)滑劑條件下進(jìn)行。
本發(fā)明提供一種通過連續(xù)在線工藝高效生產(chǎn)沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲的方法，該方法包括用輥模將原料鋼絲拉拔成成品或近成品焊絲，洗去拉絲潤(rùn)滑劑，涂布進(jìn)料潤(rùn)滑劑。本發(fā)明的方法不僅適用于沒有電鍍銅的低碳鋼實(shí)心焊絲的高速拉拔，而且適用于沒有電鍍銅的高強(qiáng)度鋼焊絲的高速拉拔(高強(qiáng)度鋼包括高拉伸鋼、合金鋼和不銹鋼等)。
附圖簡(jiǎn)述圖1是示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的流程圖。
圖2是圖1所示實(shí)施方案的工藝圖。
圖3是本發(fā)明中使用的輥模拉絲裝置的一個(gè)例子的前視圖。
圖4是示出圖3所示裝置的重要部件的前視圖。
圖5是示出本發(fā)明如何使用輥模拉絲裝置的前視圖。
圖6a是示出用于和輥模一體的支架的張力試驗(yàn)裝置的前視圖。
圖6b是圖6a所示支架的平面圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考


本發(fā)明的實(shí)施方案。
(生產(chǎn)實(shí)心焊絲的步驟)圖1和2分別是流程圖和工藝圖，大致示出實(shí)心焊絲的生產(chǎn)步驟(包括高速拉絲步驟)。
圖1和2示出用高強(qiáng)度原料鋼絲(直徑為5.5mm)生產(chǎn)實(shí)心焊絲(直徑為1.2mm)的步驟。圖2所示的拉絲步驟由兩部分組成(B)首次拉絲和(C)第二次拉絲。首次拉絲和第二次拉絲的目的都是只用輥模(不用孔模)將原料鋼絲的直徑縮減為近成品焊絲的直徑。換句話說，首次拉絲和第二次拉絲的所有步驟基本上都是用輥模完成的。
根據(jù)本發(fā)明，在生產(chǎn)沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲時(shí)，將原料鋼絲直徑縮減為成品或近成品焊絲直徑的拉絲大部分由輥模完成。另外，根據(jù)本發(fā)明，如下面所述，用輥模的拉絲完全通過干燥潤(rùn)滑完成，不使用濕法潤(rùn)滑。但是，本發(fā)明還包括下述實(shí)施方案用孔模拉絲涂布用于輥模拉絲的潤(rùn)滑劑。因此，本發(fā)明包括下述實(shí)施方案在首次拉絲(B)之前或者在首次拉絲(B)和第二次拉絲(C)之間進(jìn)行孔模拉絲。本發(fā)明還包括下述實(shí)施方案在用輥模拉絲后通過用孔模拉絲完成最后的拉絲。
上述用輥模的拉絲裝置可以用于高速拉絲?！案咚佟敝傅氖窃谟脧?qiáng)度不低于500MPa的高強(qiáng)度原料鋼絲形成焊絲的情況下在首次拉絲(B)和第二次拉絲(C)中均不低于600m/min，優(yōu)選不低于700m/min。根據(jù)本發(fā)明，在首次拉絲(B)和第二次拉絲(C)中用硬脂酸鈉或硬脂酸鉀作為干燥固體潤(rùn)滑劑，以生產(chǎn)沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲。這種干燥固體潤(rùn)滑劑有助于提高用輥模拉絲的速度。具體來說，可以高速拉拔沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲，這種焊絲在拉拔時(shí)通常很困難。
根據(jù)本發(fā)明，可以用輥模拉拔的原料鋼絲的直徑與傳統(tǒng)上用孔模拉拔的原料鋼絲的直徑相同。原料鋼絲的直徑通常約為2-8mm。通常使用的原料鋼絲是熱軋鋼絲或冷軋鋼絲。前者的直徑是4.0-6.0mm，后者的直徑是2.2-4.0mm(二者均在輥模機(jī)組的入口處)。熱軋鋼絲和冷軋鋼絲都可作為原料鋼絲。它們還可以在被孔模、輥?；蛭⒛ボ堉评淅剿柚睆胶笥米髟箱摻z?？梢酝ㄟ^下述方法由熱軋鋼絲得到原料鋼絲在主要由硬脂酸鈣構(gòu)成的干燥固體潤(rùn)滑劑的幫助下，用孔模拉拔(使其直徑由4.0-6.0mm降低到2.2-4.0mm)，然后進(jìn)行退火和酸洗，以除去潤(rùn)滑劑。
圖2所示的工藝的前半部分由步驟(A)和(B)組成。步驟(A)是將強(qiáng)度不低于500MPa的高強(qiáng)度原料鋼絲線圈100展開。步驟(B)是拉拔原料鋼絲，使其直徑減小到2.4mm，然后將拉拔的鋼絲卷繞成線圈106。步驟(B)中的拉拔是用六個(gè)拉拔單元(201、202、203、204、205和206)串聯(lián)成的機(jī)組完成的。每一個(gè)拉拔單元都由四段輥模組成(后面將參考圖5進(jìn)行說明)。拉拔的鋼絲上涂布本發(fā)明規(guī)定的拉絲潤(rùn)滑劑。順便提及，圖2中111表示的單元是收線絞盤，每一個(gè)收線絞盤都放置在相鄰的模具之間。
圖2所示的工藝的后半部分由步驟(C)、(D)和(E)組成。步驟(C)是將線圈106展開并拉拔鋼絲，使其直徑由2.4mm減小到1.3mm(或1.2mm)。1.3mm的直徑是近成品焊絲的直徑，1.2mm的直徑是成品焊絲的直徑。步驟(C)中的拉拔是用五個(gè)拉拔單元(401、402、403、404和405)串聯(lián)成的機(jī)組完成的。每一個(gè)拉拔單元都由四段輥模組成(后面將參考圖5進(jìn)行說明)。拉拔的鋼絲上涂布(或者不重新涂布)本發(fā)明規(guī)定的拉絲潤(rùn)滑劑。在步驟(D)中用孔模501(一段)對(duì)具有近成品鋼絲直徑的拉拔鋼絲進(jìn)行精拉(定徑)，以改善鋼絲直徑的精度。從而將直徑為1.3mm的拉拔鋼絲制成直徑為1.2mm的成品鋼絲。
本發(fā)明規(guī)定的拉絲潤(rùn)滑劑分別就在輥模拉拔單元201和401之前強(qiáng)制性地涂布在首次拉絲步驟(B)中的鋼絲上和強(qiáng)制性地或任選地涂布在第二次拉絲步驟(C)中的鋼絲上。
第二次拉絲步驟(C)可以包括用孔模501精拉的步驟(D)，也可以不包括步驟(D)。是否選用步驟(D)主要取決于焊絲的處理性能和成品焊絲所要求的直徑精度。當(dāng)然，可以省略步驟(D)。
拉絲步驟后是清洗步驟(E)，在清洗步驟(E)中，拉拔后的鋼絲經(jīng)過盛有溫淡水的清洗容器108(其中沒有有機(jī)清洗劑和酸或堿)，以洗去鋼絲上殘留的潤(rùn)滑劑。清洗后的鋼絲經(jīng)過上油步驟(E)，涂布進(jìn)料潤(rùn)滑劑。經(jīng)過上述一系列在線步驟的鋼絲最終在步驟(F)中卷繞。從而得到所需的產(chǎn)品，直徑為1.2mm的焊絲，即線圈110。順便提及，在清洗步驟(E)中進(jìn)行的清洗可以通過擦洗或搖動(dòng)(或輕敲)鋼絲或二者結(jié)合來完成。可以在裝備有氈布或砂布的剝離輥的幫助下完成擦洗。
圖2示出均依賴于輥模的首次拉絲步驟(B)和第二次拉絲步驟(C)相分離的實(shí)施方案。這種布置是為了有效地將高強(qiáng)度原料鋼絲(直徑較大，為5.5mm)拉拔成成品實(shí)心焊絲(直徑較小，為1.2mm)。因此，拉絲可以在兩個(gè)分離的步驟中完成，也可以在一個(gè)連續(xù)的步驟中完成。這種選擇取決于所需的生產(chǎn)率，生產(chǎn)率隨原料鋼絲和成品焊絲的直徑而變化。拉絲系統(tǒng)可以由用于首次拉絲步驟(B)的單線(或一個(gè)以上的線)和用于第二次拉絲步驟(C)的一個(gè)以上的線(或單線)組成。這種選擇取決于所需的生產(chǎn)率。本發(fā)明的實(shí)施方案設(shè)計(jì)為用在線(在一條生產(chǎn)線上連續(xù)進(jìn)行)的多個(gè)輥?；蛟诰€的多個(gè)相分離的拉絲步驟進(jìn)行拉絲(從原料鋼絲至成品或近成品焊絲)。
但是，根據(jù)本發(fā)明，用輥模拉絲后的清洗和上油步驟(E)是在線進(jìn)行的。如果離線進(jìn)行步驟(E)，則實(shí)心焊絲的生產(chǎn)率將非常低，用輥模高速拉絲的優(yōu)點(diǎn)也將喪失。
(用于拉絲的干燥固體潤(rùn)滑劑)下面說明本發(fā)明中使用的用于拉絲的干燥固體潤(rùn)滑劑。根據(jù)本發(fā)明，在使用潤(rùn)滑劑的情況下，用輥模通過干法(不是濕法)完成整個(gè)拉絲過程。沒有電鍍銅的高強(qiáng)度實(shí)心焊絲高速拉拔用的干燥固體潤(rùn)滑劑需要具有如下特性，即在用輥模拉絲時(shí)能夠顯示出良好的潤(rùn)滑性。另外，在用輥模拉絲后的在線清洗步驟中應(yīng)當(dāng)易于將其除去。
根據(jù)本發(fā)明，滿足這些要求的潤(rùn)滑劑是主要由水溶性硬脂酸衍生的皂如硬脂酸鈉和硬脂酸鉀構(gòu)成的固體干燥潤(rùn)滑劑。它在用輥模拉絲時(shí)顯示出良好的潤(rùn)滑性，在在線清洗步驟中，不需要任何離線清洗步驟如退火、堿法脫油、酸洗和用有機(jī)清洗劑清洗就易于將其除去。另外，它使成品焊絲表面保持微堿性，從而保護(hù)焊絲表面不受氧化，從而提供良好的防銹性。由于這些性能，用于拉絲的潤(rùn)滑劑和用于進(jìn)料的潤(rùn)滑劑都可以摻入非常少量的硫化物，以改善潤(rùn)滑性。
另外，主要由硬脂酸衍生的皂如硬脂酸鈉和硬脂酸鉀構(gòu)成的干燥固體潤(rùn)滑劑與原料鋼絲和拉拔鋼絲的表面粘結(jié)性良好。因此，將原料鋼絲拉拔成沒有電鍍銅的焊絲時(shí)通常使用的一些所謂的原料鋼絲加工如磷酸鹽處理、石灰處理或硼化都不再需要。在本發(fā)明中，這種不對(duì)原料鋼絲進(jìn)行處理的簡(jiǎn)化工藝的非常大的優(yōu)點(diǎn)是將干燥固體潤(rùn)滑劑應(yīng)用于用輥模進(jìn)行的拉絲上。
但是，當(dāng)上述硬脂酸衍生的皂單獨(dú)使用時(shí)，其軟化點(diǎn)低，當(dāng)用輥模高速拉拔沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲時(shí)，它將在孔模中碳化。這將對(duì)高速拉絲造成障礙。因此，為了高速而有效地作業(yè)，潤(rùn)滑劑優(yōu)選應(yīng)當(dāng)具有高軟化點(diǎn)。通過加入軟化點(diǎn)調(diào)節(jié)劑可以達(dá)到這一目的，軟化點(diǎn)調(diào)節(jié)劑是一種或多種選自磷酸鈉、硼酸鈉、亞磷酸鈉、碳酸鈉、磷酸鉀、硼酸鉀、亞硝酸鉀和碳酸鉀的物質(zhì)。軟化點(diǎn)調(diào)節(jié)劑可以使沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲高速拉拔。
干燥固體潤(rùn)滑性中優(yōu)選應(yīng)當(dāng)還摻入高壓潤(rùn)滑劑，高壓潤(rùn)滑劑是一種或多種選自MoS2、WS2、BN、ZnS和石墨的物質(zhì)，用于改善潤(rùn)滑性和保護(hù)輥模表面。
具有上述組成的拉絲潤(rùn)滑劑的優(yōu)點(diǎn)是在用輥模拉絲后的在線清洗步驟中，即使成品焊絲表面上殘留有少量拉絲潤(rùn)滑劑，對(duì)電弧穩(wěn)定性也沒有影響。換句話說，用簡(jiǎn)單的在線清洗步驟(下面將進(jìn)行說明)代替上述復(fù)雜的離線清洗步驟就可以很容易除去這種潤(rùn)滑劑，并且成品焊絲仍然具有良好的電弧穩(wěn)定性。
與本發(fā)明規(guī)定的干燥固體潤(rùn)滑劑相反，在用輥模通過高速拉拔生產(chǎn)沒有電鍍銅的高強(qiáng)度實(shí)心焊絲時(shí)，濕潤(rùn)滑劑(水溶液形式)或潤(rùn)滑油顯示不出良好的潤(rùn)滑性。其原因是當(dāng)用輥模通過高速拉拔生產(chǎn)沒有電鍍銅的高強(qiáng)度實(shí)心焊絲時(shí)，施加在輥模表面上潤(rùn)滑劑層上的剪切力易于破壞濕潤(rùn)滑劑膜。
通過孔模拉絲生產(chǎn)沒有電鍍銅的焊絲時(shí)，通常，其依賴于用含鈣皂的干燥固體潤(rùn)滑劑作為硬脂酸衍生的潤(rùn)滑劑。如上所述，這種潤(rùn)滑劑顯示出良好的潤(rùn)滑性。不幸的是，殘留在成品焊絲表面上的鈣無論其量多么少，都對(duì)電弧穩(wěn)定性有極大的負(fù)面影響。焊絲表面上必須徹底清除殘留的鈣皂。這意味著拉絲后的在線簡(jiǎn)單清洗步驟不再適用。換句話說，在用輥模拉絲后，鈣皂需要復(fù)雜的離線清洗步驟，如退火、堿法脫油、酸洗和用有機(jī)清洗劑清洗。這對(duì)于生產(chǎn)成本和環(huán)境保護(hù)都是不利的。
下面是上述實(shí)心焊絲生產(chǎn)方法的優(yōu)選實(shí)施方案。
(拉絲前對(duì)原料鋼絲的預(yù)處理)如上所述，本發(fā)明的拉絲方法依賴于主要由硬脂酸衍生的皂(如硬脂酸鈉和硬脂酸鉀)構(gòu)成的干燥固體潤(rùn)滑劑，它在拉絲時(shí)顯示出與鋼絲表面良好的粘結(jié)性。因此，與上述需要對(duì)沒有電鍍銅的原料鋼絲進(jìn)行預(yù)處理的傳統(tǒng)孔模拉絲不同，它基本不需要對(duì)原料鋼絲進(jìn)行預(yù)處理。
只有在原料鋼絲(通過熱軋或冷軋生產(chǎn)的鋼絲)起初被工作油弄污或有大量鱗片(氧化膜)的情況下，本發(fā)明的拉絲方法才需要進(jìn)行預(yù)處理。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)離線或在線地洗去污染物?？梢杂萌魏我阎姆椒ㄈ缢嵯础⒉料春蜋C(jī)械拋光的方法進(jìn)行清洗。
(用孔模拉拔原料鋼絲)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，如上所述，在一系列用輥模拉絲的步驟之前或其間可以進(jìn)行用孔模拉絲的步驟，進(jìn)行孔模拉絲時(shí)，應(yīng)當(dāng)使原料鋼絲的直徑總縮減率∑Rd為0.5％-78％?？梢栽谝呀?jīng)用孔模拉拔的焊絲表面上涂布干燥固體潤(rùn)滑劑(與本發(fā)明相關(guān)的干燥固體潤(rùn)滑劑)。在圖2所示實(shí)施方案的情況下，用于涂布干燥固體潤(rùn)滑劑的孔?？梢灾糜谑状卫z步驟(B)中的輥模拉絲裝置201之前(上游)或第二次拉絲步驟(C)中的輥模拉絲裝置401之前(上游)。用這種方法可以將干燥固體潤(rùn)滑劑均勻地涂布在已經(jīng)用孔模拉拔的焊絲表面上。如此涂布潤(rùn)滑劑時(shí)，在后半段不需要在已經(jīng)在前半段中被拉拔的焊絲上重新涂布干燥固體潤(rùn)滑劑就可以用輥模進(jìn)行拉絲。用這種方法涂布干燥固體潤(rùn)滑劑可以保證良好的潤(rùn)滑劑粘結(jié)性，并且能夠?yàn)檩伳＠z提供足夠的潤(rùn)滑劑。這樣就可以用輥模高速拉絲。順便提及，孔模可以單獨(dú)用于拉絲，但是要求其應(yīng)當(dāng)和就置于其前面的輔助孔模結(jié)合使用，輔助孔模的直徑大于待拉拔的鋼絲直徑。具有調(diào)節(jié)前進(jìn)角的輔助孔模有助于將干燥固體潤(rùn)滑劑有效地涂布在拉拔焊絲的表面上，因?yàn)樵诤附z表面上涂布干燥固體潤(rùn)滑劑的效果取決于前進(jìn)角。另一種將干燥固體潤(rùn)滑劑有效涂布到焊絲表面上的方法是使用緊靠孔模前面放置的有槽軋輥(壓輥)，這些有槽軋輥通過彈力擠壓待拉拔的焊絲兩側(cè)。
因此，用孔模的拉絲能夠保證輥模拉絲所需的潤(rùn)滑劑量和粘結(jié)性。這樣就可以在線連續(xù)進(jìn)行下述步驟用輥模拉絲的步驟、用孔模最終拉絲的步驟、從拉拔的焊絲上除去干燥固體潤(rùn)滑劑的步驟、在拉拔的焊絲上涂布用于焊絲進(jìn)料的潤(rùn)滑劑的步驟。換句話說，本發(fā)明的該實(shí)施方案設(shè)計(jì)為只在用孔模拉絲的步驟中涂布拉絲潤(rùn)滑劑。用這種方法可以涂布足以用輥模進(jìn)行良好拉絲的拉絲潤(rùn)滑劑。在用孔模拉絲的步驟中涂布潤(rùn)滑劑可以保證其與焊絲表面有良好的粘結(jié)性，并且能夠降低潤(rùn)滑劑的消耗。這樣就解決了用輥模拉絲和用孔模拉絲中的潤(rùn)滑問題和殘余潤(rùn)滑劑(對(duì)焊絲進(jìn)料和電弧穩(wěn)定性有害)的問題。這樣就可以均勻地涂布潤(rùn)滑劑、均勻地保留潤(rùn)滑劑，在清洗步驟中均勻除去潤(rùn)滑劑。這完全有助于解決有效拉絲問題，在只想通過輥模拉絲解決這一問題時(shí)是很困難的。
在傳統(tǒng)的拉絲裝置中，用壓輥或強(qiáng)制潤(rùn)滑噴嘴為焊絲涂布潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑劑盒緊跟著模具入口后面放置。在使用孔模的情況下，潤(rùn)滑劑盒的出口對(duì)應(yīng)于擠壓焊絲的孔模部分，因此，潤(rùn)滑劑盒不能將潤(rùn)滑劑擴(kuò)散。相反，在使用輥模的情況下，由于輥模的內(nèi)在結(jié)構(gòu)使得潤(rùn)滑劑盒的出口不能完全密封。因此，潤(rùn)滑劑盒能夠?qū)?rùn)滑劑擴(kuò)散，從而增加了潤(rùn)滑劑的消耗量，這對(duì)工作環(huán)境有負(fù)面影響。在用孔模拉絲時(shí)向焊絲表面涂布潤(rùn)滑劑時(shí)，不需要在用輥模拉絲前涂布潤(rùn)滑劑，從而解決了上述問題。
該實(shí)施方案設(shè)計(jì)為孔模拉絲和輥模拉絲相結(jié)合完成拉絲。但是，該實(shí)施方案的特征在于完成孔模拉絲只是為了為后續(xù)的用輥模拉絲提供充分的潤(rùn)滑劑和保證潤(rùn)滑劑與將要用輥模拉拔的焊絲具有良好的粘結(jié)性。換句話說，根據(jù)該實(shí)施方案，使用孔模的目的不是為了拉絲，而是在焊絲經(jīng)過孔模時(shí)向焊絲表面涂布干燥固體潤(rùn)滑劑，從而在輥模拉絲時(shí)不再需要在用輥模拉絲過程中重新涂布干燥固體潤(rùn)滑劑。
根據(jù)該實(shí)施方案，孔模的作用不是拉絲，但是，它在進(jìn)行拉拔時(shí)應(yīng)當(dāng)使直徑有一定的縮減量，從而能夠令人滿意地涂布潤(rùn)滑劑。
在該實(shí)施方案中，孔模拉絲為原料鋼絲表面涂布干燥固體潤(rùn)滑劑，因此，輥模拉絲所需量的潤(rùn)滑劑緊緊粘貼在鋼絲表面上。孔模拉絲是否成功地將干燥固體潤(rùn)滑劑涂布在拉拔焊絲的表面上的判斷標(biāo)準(zhǔn)是后續(xù)的輥模拉絲是否能夠在不重新涂布干燥固體潤(rùn)滑劑的情況下高速拉制出精確的沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲，成品焊絲是否能夠順利進(jìn)料而對(duì)焊接性能沒有負(fù)面影響。
在該實(shí)施方案中，目的是為焊絲表面涂布干燥固體潤(rùn)滑劑的孔模拉絲應(yīng)當(dāng)進(jìn)行到使孔模處的直徑總縮減率∑Rd為0.5％-78％。
在輥模拉絲前的孔模拉絲應(yīng)當(dāng)應(yīng)用于直徑約為2-8mm、在焊絲長(zhǎng)度方向上測(cè)定的表面粗糙度(JIS B0601-1994定義的Ra)不小于0.3μm的原料鋼絲。這種表面粗糙度在后面稱為Ra[L]。原料鋼絲應(yīng)當(dāng)具有足夠的初始表面粗糙度，在拉絲后能夠賦予潤(rùn)滑所需的表面粗糙度(在孔模拉絲后的輥模拉絲中)和焊接時(shí)的焊絲進(jìn)料性能。這將在下面說明。
為了使孔模拉絲能夠成功地將干燥固體潤(rùn)滑劑涂布在拉拔焊絲表面上，必須考慮干燥固體潤(rùn)滑劑的種類和用量以及孔模拉絲造成的直徑總縮減率，下面將直徑總縮減率定義為孔模拉絲造成的直徑縮減量與輥模拉絲造成的直徑縮減量之比。
焊絲直徑縮減率Rd(％)定義為Rd(％)＝Dr(n)/(Di·Do)×100其中，Dr(n)是在拉絲步驟中在第n個(gè)模具處由于拉絲造成的焊絲直徑縮減量，Di(mm)是原料焊絲的直徑，Do(mm)是成品焊絲的直徑。
如果將所關(guān)心的孔模放置在第k個(gè)輥模處，則由于孔模拉絲造成的直徑總縮減率定義為∑Rd(％)＝∑Dr(k)/(Di·Do)×100(k＝1、2、3……)K不一定是連續(xù)數(shù)。
例如，如果將圖2所示的拉絲系統(tǒng)改裝，使首次拉絲步驟(B)中的第一至第四個(gè)輥模(201、202、203和204)被四個(gè)孔模替代，第二次拉絲步驟(C)中的第10個(gè)輥模(404)被一個(gè)孔模替代，則由于孔模拉絲造成的直徑總縮減率定義為∑Rd(％)＝(Dr1+Dr2+Dr3+Dr4+Dr10)/(Di·Do)×100另外，在使用輥模的情況下，由于輥模拉絲造成的直徑總縮減率定義為∑rd(％)＝∑Dr(k)/(Di·Do)×100(k＝1、2、3……)K不一定是連續(xù)數(shù)。
如圖5所示，一個(gè)以上的輥模4a構(gòu)成了用于拉絲的輥模機(jī)組4。因此，在進(jìn)入第k個(gè)輥模機(jī)組的焊絲直徑和離開第k個(gè)輥模機(jī)組的焊絲直徑之間由于輥模導(dǎo)致的Dr(k)值是不同的。正進(jìn)行拉拔的焊絲沒有真正的圓斷面，因此，用其外接圓的直徑表示焊絲直徑。這同樣適用于用孔模拉拔的焊絲。
長(zhǎng)期以來，人們一直用焊絲面積縮減率評(píng)價(jià)用在線排列的輥模和孔模連續(xù)拉絲的性能。不幸的是，它取決于拉絲工藝(如首次拉絲和第二次拉絲)中的步驟數(shù)和每一個(gè)連續(xù)拉絲工藝中的步驟數(shù)。因此，有時(shí)候它會(huì)大于100％，這樣就不可能將由于每一個(gè)拉絲模造成的模具縮減率加和。這樣就不能進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。相反，焊絲直徑的縮減率有助于人們?cè)O(shè)計(jì)足夠的孔模加工率以涂布潤(rùn)滑劑。
本發(fā)明的該實(shí)施方案的特征在于不管是布置一系列孔模還是使用一個(gè)單獨(dú)的孔模，完成孔模拉絲后，要使直徑縮減率的總和(∑Rd)為0.5％-78％?？啄Ｒ赃@種方式拉絲時(shí)，能夠使涂布的干燥固體粘結(jié)劑與焊絲表面具有良好的粘結(jié)性，其涂布量足以滿足后續(xù)輥模拉絲的需要。換句話說，在孔模拉絲的同時(shí)將干燥固體潤(rùn)滑劑涂布在焊絲表面上時(shí)，不需要再在隨后將要被輥模拉拔的焊絲上重新涂布干燥固體潤(rùn)滑劑。
更具體地說，使直徑縮減率的總和(∑Rd)保持在上述范圍內(nèi)的效果是在用孔模拉絲的過程中潤(rùn)滑劑緊緊地壓在焊絲表面上的不規(guī)則處，因此，拉拔的焊絲與原料焊絲具有幾乎相同的表面粗糙度。結(jié)果，拉拔的焊絲具有足夠大的表面粗糙度，緊緊地充滿有助于拉絲的干燥固體潤(rùn)滑劑。因此，用孔模拉拔的焊絲表面上會(huì)截留很多緊緊粘附的潤(rùn)滑劑，能夠滿足后續(xù)輥模拉絲的需要，不需要重新涂布干燥固體潤(rùn)滑劑。另外，在焊絲周向上會(huì)形成均勻的潤(rùn)滑劑涂層膜。
另外，孔模拉拔的焊絲表面具有與原料鋼絲幾乎相同的表面粗糙度，這種表面粗糙度有助于后續(xù)的輥模拉絲，并且有助于在成品焊絲上截留用于進(jìn)料的潤(rùn)滑劑。因此，用于焊絲進(jìn)料的潤(rùn)滑劑均勻而穩(wěn)定地粘附在焊絲的長(zhǎng)度方向上。結(jié)果，焊絲具有良好的進(jìn)料性能。
如果直徑縮減率的總和(∑Rd)小于0.5％，則即使調(diào)節(jié)拉絲條件和潤(rùn)滑劑性能也不能使?jié)櫥瑒┚o緊地粘附在焊絲表面上，也不能均勻地分布在焊絲的周向上?！芌d＝0意味著拉絲完全是用輥模完成的；在這種情況下，拉拔的焊絲不具有真正的圓斷面，但是其優(yōu)點(diǎn)是即使在整個(gè)周邊上沒有均勻的潤(rùn)滑劑膜也能夠進(jìn)行拉絲。
相反，如果直徑縮減率的總和(∑Rd)大于78％，則用孔模拉絲時(shí)會(huì)過量消耗潤(rùn)滑劑，使得如果不重新涂布干燥固體潤(rùn)滑劑則不可能進(jìn)行后續(xù)的輥模拉絲。另外，在這種情況下，拉絲基本上是用孔模完成的，這種情況下的拉絲與主要用孔模的傳統(tǒng)拉絲相同。這種情況下的拉絲速度必然很低，因此，在包括后半段中用輥模拉絲的整個(gè)過程中不可能進(jìn)行高速拉絲。
(用輥模拉絲)下面是用輥模拉絲的優(yōu)選實(shí)施方案在用孔模拉絲時(shí)向焊絲表面上涂布干燥固體潤(rùn)滑劑的情況下，在后續(xù)的用輥模拉絲過程中基本上不需要向隨后的輥模拉絲中的焊絲重新涂布干燥固體潤(rùn)滑劑。但是，在用孔模拉絲時(shí)干燥固體潤(rùn)滑劑沒有涂布在焊絲表面上或用孔模拉絲時(shí)只涂布少量干燥固體潤(rùn)滑劑的情況下，可以在用輥模拉絲時(shí)涂布干燥固體潤(rùn)滑劑，涂布的量應(yīng)當(dāng)是能夠在后續(xù)清洗步驟中被連續(xù)在線除去。
(用輥模拉絲的裝置)下面說明本發(fā)明中使用的用輥模拉絲的優(yōu)選裝置(下面將該裝置稱為用輥模拉絲的裝置)。
(輥模支架的剛度)下面說明支撐輥模的支架的剛度。
上述支撐輥模的一體式支架在拉絲時(shí)對(duì)于輥模的精確定位非常重要。如果剛度低，則一體式支架易于變形，不能牢固支撐輥模，結(jié)果，拉絲時(shí)輥模會(huì)振動(dòng)。輥模的振動(dòng)會(huì)使正被拉拔的焊絲振動(dòng)，使其與輥模的溝槽間歇性接觸。這種接觸會(huì)在焊絲表面上留下凹痕。具有這些凹痕的焊絲在直徑和形狀方面精度低，還具有不需要的粗糙表面。當(dāng)拉拔高強(qiáng)度焊絲時(shí)會(huì)出現(xiàn)這些問題。因此，不可能高速拉拔高強(qiáng)度的焊絲，只可能低速拉拔。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中可以避免這一問題，其中使用了在拉絲時(shí)能夠抗負(fù)荷的一體式剛性支架。即使拉拔高強(qiáng)度焊絲，這種剛性支架也能夠牢固地支撐輥模，有助于改善拉絲速度和拉絲精度。
用圖6(a)所示的張力試驗(yàn)機(jī)(20)測(cè)定一體式支架的剛度。當(dāng)只對(duì)一體式支架進(jìn)行張力試驗(yàn)時(shí)，剛度用拉伸量表示。用這種方法進(jìn)行測(cè)試很簡(jiǎn)單，測(cè)試結(jié)果與實(shí)際拉拔高強(qiáng)度焊絲時(shí)的速度和精度能夠很好地對(duì)應(yīng)。
在測(cè)試前，從拉絲裝置上除下支架，然后從中取下輥模和軸承箱。在支架中心上施加10000N(牛頓)的張力負(fù)荷，使支架拉伸，測(cè)量拉伸量。施加張力負(fù)荷的方向與在輥模上施加焊絲負(fù)荷的方向相同。用這種方法測(cè)定的拉伸量(只用于支架和在支架中心處)表示一體式支架的最大可能變形量。應(yīng)當(dāng)注意的是，在測(cè)試前要從支架上除去輥模和軸承箱，以消除它們對(duì)支架剛度的影響，只測(cè)定對(duì)高強(qiáng)度焊絲的拉拔影響重大的支架剛度。
圖6(a)所示的張力試驗(yàn)機(jī)(20)主要由基座22、置于基座22上的支架24和與支架24垂直的張力試驗(yàn)機(jī)21a和21b組成。該結(jié)構(gòu)基本上與普通的張力試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)相同。惟一的不同是普通張力試驗(yàn)機(jī)中的張力試樣被用于拉絲裝置的一體式支架替代，分別連接在支架上部和下部(9d和9b)的螺栓23a和23b將支架固定，螺栓23a和23b穿過支架9的中心。順便提及，圖6(a)所示的接受測(cè)試的一體式支架9的位置是從圖3所示的位置轉(zhuǎn)動(dòng)90°，使施加測(cè)試負(fù)荷的方向與施加在焊絲上的負(fù)荷的方向一致。圖6(b)是一體式支架9的平面圖。如圖6(b)所示，張力負(fù)荷施加在支架9d的中心C上，中心C在上下中心軸處或附近。在定位調(diào)節(jié)螺栓處在支架9d的中心C上的情況下，定位調(diào)節(jié)螺栓可以作為張力試驗(yàn)用的固定螺栓23a。如果沒有用于張力試驗(yàn)的固定螺栓或螺栓孔，則必須鉆一個(gè)新孔(在支架9d的中心C處)，其中插入用于張力試驗(yàn)的固定螺栓23a。這同樣適用于相對(duì)側(cè)的支架9b。當(dāng)然，在任何情況下，用于張力試驗(yàn)的固定螺栓都應(yīng)當(dāng)厚而堅(jiān)固，足以承受10000N的張力負(fù)荷。
用L1-L0表示支架的拉伸量，其中，L0表示施加負(fù)荷前測(cè)定的支架9的長(zhǎng)度(在豎直軸向上)，L1表示施加負(fù)荷后測(cè)定的支架9的長(zhǎng)度。如上所述，一體式支架9的拉伸量表示一體式支架9的最大變形量。應(yīng)當(dāng)用千分尺、激光尺、千分表、應(yīng)變儀等測(cè)量長(zhǎng)度(L1和L0)，精確到微米。
根據(jù)本發(fā)明，一體式支架優(yōu)選應(yīng)當(dāng)具有用張力試驗(yàn)測(cè)定的用20-150μm的拉伸量表示的高剛度。所有用于拉絲的輥模支架都應(yīng)當(dāng)滿足這一要求。如果任一支架的拉伸量大于150μm，在拉拔高強(qiáng)度焊絲時(shí)，支架缺乏牢固固定輥模的剛度和強(qiáng)度。結(jié)果是在拉拔的焊絲上留下凹痕，使焊絲的直徑和形狀精度差，導(dǎo)致焊絲表面糙化。高強(qiáng)度焊絲更容易出現(xiàn)這樣的問題。在這種情況下，必須降低拉絲速度。換句話說，對(duì)高強(qiáng)度焊絲不可能既達(dá)到高速拉絲的目的又達(dá)到精確拉絲的目的。
相反，如果一體式支架的拉伸量小于20μm，即使在較易拉拔的低碳鋼實(shí)心焊絲或低碳箍帶鋼FCW的情況下，輥模也會(huì)受到過大的負(fù)荷。在這種情況下，甚至由燒結(jié)碳化物(如WC-Co)制成的輥模也會(huì)降低疲勞強(qiáng)度，從而使其易于斷裂，極易縮短壽命。因此，一體式支架的拉伸量應(yīng)當(dāng)是20-150μm。
(輥模拉絲裝置的結(jié)構(gòu))下面說明輥模拉絲裝置所需的結(jié)構(gòu)，其基于固定輥模的支架具有上述剛度的假設(shè)條件。圖3是拉絲裝置的前視圖，圖4是圖3所示拉絲裝置所用的輥模的重要部件的放大性前視圖。
圖3示出帶有輥模的拉絲裝置4a，其基本上由下述部件構(gòu)成輥模1，軸承箱(或軸承蓋)7a、7b、7c和7d，軸承固定梁8a和8b，一體式方形支架9a、9b、9c和9d。一體式方形支架優(yōu)選應(yīng)當(dāng)由強(qiáng)度較高的鋼制成，如用于機(jī)器構(gòu)造的碳鋼、合金鋼、不銹鋼和工具鋼。
輥模1由一對(duì)相互面對(duì)的軋輥2a和2b組成。這些軋輥2a和2b分別支撐在其軸6a和6b上，軸6a和6b分別由排列在軸承箱7a、7b、7c和7d中的軸承(圖中未示出)支撐。軸承箱7a和7c連接和固定在軸承固定梁8a上，軸承箱7b和7d連接和固定在軸承固定梁8b上。軸承固定梁8a和8b通過下述的調(diào)整螺栓固定在四個(gè)支架9a、9b、9c和9d上。
圖3示出螺栓11a、11b、11c和11d，這些螺栓用于調(diào)節(jié)輥模1在其軸向(或豎直方向)上的位置。圖3還示出螺栓12a、12b、13a、13b、13c和13d，這些螺栓用于調(diào)節(jié)輥隙(或兩個(gè)軋輥之間的距離)。這些調(diào)整螺栓由推進(jìn)螺栓和拉出螺栓制成。頭兩個(gè)螺栓固定在軸承固定梁8a和8b上，后四個(gè)螺栓固定在支架9a、9b、9c和9d上。因此，這些螺栓通過將其固定的軸承固定梁和軸承箱調(diào)節(jié)軋輥2a和2b的位置(軋輥軸向上的位置)和正在拉拔焊絲的輥隙。用這種方法可以控制輥模施加在焊絲上的負(fù)荷、直徑縮減率及焊絲的形狀和直徑。
相反，固定和環(huán)繞輥模1的支架9a、9b、9c和9d被四個(gè)螺栓10結(jié)合在一起，它們構(gòu)成了一體部分的矩形支架。一體式支架應(yīng)當(dāng)具有大致為矩形的形狀，使其可以從四面支撐輥模1。另外圖3還示出四個(gè)孔27，用于夾持軸，以如圖5所述固定兩組或多組在焊絲5拉拔方向上并列的拉絲裝置4a。這些夾持軸的孔27形成于每一個(gè)一體式支架的四個(gè)角處(9a和9c)，它們不影響拉絲裝置4a的結(jié)構(gòu)和功能。
圖4是輥模1的放大圖。輥模1由一對(duì)相互面對(duì)的軋輥2a和2b組成。這些軋輥2a和2b分別具有溝槽3a和3b。這些溝槽3a和3b形成夾取待拉拔的實(shí)心焊絲5的導(dǎo)槽3。用圖3所示的螺栓11a、11b、11c和11d在其軸向(或圖中的豎直方向)上調(diào)節(jié)軋輥2a和2b的位置。用圖3所示的螺栓12a、12b、13a、13b、13c和13d調(diào)節(jié)輥隙(圖中的水平方向)。
具有上述所需的基本結(jié)構(gòu)時(shí)，一體式矩形支架9a、9b、9c和9d具有拉絲時(shí)牢固固定輥模1所需的剛度和強(qiáng)度。因此，即使在拉拔高強(qiáng)度焊絲時(shí)，一體式矩形支架9a、9b、9c和9d也能夠保持其形狀。用這種方法可以提高固定輥模1的強(qiáng)度，改善高強(qiáng)度焊絲的拉絲速度和精度。
輥模1應(yīng)當(dāng)牢固地固定在拉絲裝置4a上，牢固固定需要的強(qiáng)度(或剛度)取決于每一個(gè)構(gòu)件(輥模1、軸承箱7、軸承固定梁8和矩形支架9)的強(qiáng)度、輥模1固定在矩形支架上的強(qiáng)度和矩形支架的強(qiáng)度的協(xié)同作用。根據(jù)本發(fā)明，在上述因素中起主要作用的一體式矩形支架9的強(qiáng)度(或剛度)會(huì)增加到一定的值，以確保輥模1的固定強(qiáng)度。因此，即使拉絲裝置4a具有所需的基本結(jié)構(gòu)，如果一體式支架的剛度很低，使其拉伸量大于150μm，則在拉拔高強(qiáng)度焊絲時(shí)，一體式支架也缺乏剛度和輥模固定強(qiáng)度。
圖5示出在實(shí)際拉拔焊絲5時(shí)多個(gè)輥模拉絲裝置4a是如何串聯(lián)排列的。如此排列的多個(gè)輥模構(gòu)成了拉絲裝置4。在圖5所示的拉絲裝置4中，相同的四個(gè)輥模4a以如下方式并排排列，即一個(gè)輥模相對(duì)于其鄰近的輥模轉(zhuǎn)動(dòng)90°。穿過每一個(gè)輥模4a的固定軸的孔27(圖3所示)的固定軸28a和28b將這些輥模4a固定在固定板29上，并且集合成拉絲裝置4。固定板29是L形部件，其中的一個(gè)腿支撐輥模4a的底部。順便提及，圖5中，拉絲方向是從右至左。
(輥模的材料)本發(fā)明中使用的輥模1(或軋輥2a和2b)優(yōu)選應(yīng)當(dāng)由燒結(jié)碳化物制成。否則，特別是高速拉拔高強(qiáng)度焊絲時(shí)，其抗疲勞強(qiáng)度差，易于斷裂，壽命非常短。燒結(jié)碳化物包括衍生自WC、TiC和TiCN的物質(zhì)。燒結(jié)碳化物可以含有任何分散在其中的ZrC、HfC、TaC、NbC、VC、Cr3C2等，還可以含有作為燒結(jié)用粘結(jié)劑的Co和/或Ni。
用在本發(fā)明中的輥模1所需的燒結(jié)碳化物是由單獨(dú)用Co或用Co和Ni作為粘結(jié)劑燒結(jié)的WC細(xì)粉(顆粒直徑為0.1-20μm)構(gòu)成。由WC-Co燒結(jié)碳化物制成的輥模具有高硬度和剛度，即使在拉拔高強(qiáng)度焊絲時(shí)也能夠保持其強(qiáng)度。另外，其能夠生產(chǎn)出拉絲后外觀良好的焊絲，能夠順利地供入焊接機(jī)，可以長(zhǎng)時(shí)間地在軋輥溝槽表面上無磨損地穩(wěn)定拉絲。
上述情況也適用于用在本發(fā)明的孔模。因此，上述用在本發(fā)明中的孔模也應(yīng)當(dāng)優(yōu)選由燒結(jié)碳化物制成，特別是WC-Co燒結(jié)碳化物。也可以使用耐磨性更高的金剛石孔模。
(用輥模拉絲后的步驟)下面說明在拉絲步驟(C)中用輥模拉絲后在線進(jìn)行的其他步驟。
(干燥整理拉絲)用輥模進(jìn)行第二次拉絲(C)后，為了改善形狀精度，用孔模501對(duì)拉拔后的焊絲進(jìn)行干燥整理拉絲(D)。這種拉絲步驟的目的是改善形狀(如圓整)，直徑的縮減量很小。如圖2所示，最終拉絲后，最后將拉拔后的焊絲卷繞成線圈。這樣的成品焊絲110應(yīng)當(dāng)具有良好的形狀精度，這會(huì)影響到焊絲的進(jìn)料性能，焊絲110易于纏繞在卷軸上或置于包裝桶中。用孔模501的最終整理拉絲是在已經(jīng)被輥模拉拔至拉拔的焊絲具有產(chǎn)品規(guī)定的直徑的焊絲上進(jìn)行的，這不會(huì)影響用輥模的整個(gè)拉絲工藝的性能(如速度和連續(xù)性)，因?yàn)橛每啄＠z的工作量極其有限。當(dāng)然，用孔模進(jìn)行的整理拉絲(D)可以任選地從第二次拉絲步驟中省略。
拉拔的焊絲進(jìn)行清洗步驟108，這將在下面說明。
清洗步驟108的目的是在線連續(xù)除去仍殘留在拉拔后焊絲表面上的拉絲用干燥固體潤(rùn)滑劑。進(jìn)行該清洗步驟108時(shí)，不僅要除去粘附在焊絲表面上的拉絲潤(rùn)滑劑，而且要除去由于拉絲壓在焊絲表面不規(guī)則處的拉絲潤(rùn)滑劑。相反，焊絲表面不規(guī)則處的小凹坑在清洗步驟108后應(yīng)當(dāng)優(yōu)選保留。這些保留在焊絲表面上的小凹坑作為焊絲進(jìn)料用潤(rùn)滑劑的儲(chǔ)藏處。因此，可以是物理清洗或化學(xué)清洗的清洗步驟108在進(jìn)行時(shí)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)選在焊絲表面上保留小凹坑。如果潤(rùn)滑劑具有上述組成，則用不含有機(jī)清洗劑和酸或堿的簡(jiǎn)單清洗池就可以完成這種方式的清洗。
清洗步驟108后面是涂布焊絲進(jìn)料用潤(rùn)滑劑的步驟109。這一步驟的目的是在線連續(xù)將潤(rùn)滑劑涂布在焊絲表面上，使焊絲能夠順利進(jìn)料。焊絲表面上的小凹坑接收焊絲進(jìn)料用潤(rùn)滑劑。焊絲進(jìn)料用潤(rùn)滑劑優(yōu)選應(yīng)當(dāng)由基礎(chǔ)油和固體潤(rùn)滑劑構(gòu)成?？梢杂渺o電沉積法在快速移動(dòng)的焊絲上均勻地薄薄地涂布潤(rùn)滑劑。
潤(rùn)滑劑(或潤(rùn)滑油)是焊絲順利進(jìn)料所必需的。但是，它應(yīng)當(dāng)少量使用，因?yàn)樗軌蜥尫懦鰵錃猓诤附訁^(qū)形成氣泡。所需的潤(rùn)滑劑是少量使用時(shí)能夠產(chǎn)生良好的焊絲進(jìn)料性能的潤(rùn)滑劑。因此，基礎(chǔ)油應(yīng)當(dāng)是選自植物油、動(dòng)物油、礦物油和合成油的一種或多種基礎(chǔ)油，潤(rùn)滑劑(高壓潤(rùn)滑劑)應(yīng)當(dāng)是選自MoS2、WS2、ZnS和石墨的一種以上的潤(rùn)滑劑。
下面參考實(shí)施例詳述本發(fā)明。
實(shí)施例1該實(shí)施例演示了用圖2所示的工藝生產(chǎn)實(shí)心焊絲的方法。該方法由首次拉絲步驟(B)和第二次拉絲步驟(C)組成，這兩個(gè)步驟都是用輥模實(shí)現(xiàn)的。這兩個(gè)拉絲步驟將高強(qiáng)度原料鋼絲(直徑是5.5mm)制成焊絲(直徑是1.2mm)。在首次拉絲步驟(B)之前，在原料鋼絲上涂布用于拉絲的干燥固體潤(rùn)滑劑。在第二次拉絲步驟(C)之前，在半拉拔的鋼絲上也涂布用于拉絲的干燥固體潤(rùn)滑劑。順便提及，該實(shí)施例不包括拉絲后用孔模501進(jìn)行整理拉絲的步驟(圖2所示)。
用不含有機(jī)清洗劑、酸或堿的簡(jiǎn)單清洗槽108對(duì)拉拔后的鋼絲(具有成品焊絲的直徑)進(jìn)行清洗步驟(E)，以洗去鋼絲表面上殘留的用于拉絲的潤(rùn)滑劑。在后面的上油步驟(E)中，在清洗后的鋼絲上涂布用于焊絲進(jìn)料的潤(rùn)滑劑。這些步驟都是在線進(jìn)行。最后將成品焊絲(直徑為1.2mm)卷繞成線圈110。從而得到所需的產(chǎn)品(F)，它是沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲。
改變輥模拉絲用的潤(rùn)滑劑組成(假設(shè)首次和第二次拉絲步驟中使用的是同一潤(rùn)滑劑)，測(cè)定潤(rùn)滑劑對(duì)拉絲性能和焊絲性能的影響。結(jié)果示于表1。
原料鋼絲是高強(qiáng)度鋼絲，其抗張強(qiáng)度是500MPa，其化學(xué)組成對(duì)應(yīng)于JISZ3312YGW12。拉絲用的輥模是圖3和5所示的拉絲裝置4。在整個(gè)拉絲過程中使用相同結(jié)構(gòu)的輥模。所有的輥模都由上述WC-Co燒結(jié)碳化物制成。焊絲進(jìn)料用的潤(rùn)滑劑由85質(zhì)量％的合成油和15質(zhì)量％的MoS2構(gòu)成。其涂布量是每10kg鋼絲上涂布1.0g。順便提及，MoS2在其含量為5-25質(zhì)量％時(shí)能夠產(chǎn)生其潤(rùn)滑效果。
在相同的條件下進(jìn)行拉絲，如表1所示，改變拉絲用的潤(rùn)滑劑組成，以此察看潤(rùn)滑劑的組成是如何影響輥模拉絲時(shí)的拉絲性能和實(shí)心焊絲的特性。
在表1(和下面給出的表2-4)中，拉絲用的潤(rùn)滑劑一欄下面的符號(hào)ST-Na、ST-K和ST-Ca分別表示硬脂酸鈉皂、硬脂酸鉀皂和硬脂酸鈣皂。另外，GF表示石墨，A表示軟化點(diǎn)調(diào)節(jié)劑，其是亞硝酸鈉和磷酸鈉的1∶1混合物。
拉絲用的潤(rùn)滑劑的組成變化如下。
(1)由100質(zhì)量％的皂組成。
(2)由65質(zhì)量％的皂、12質(zhì)量％的軟化點(diǎn)調(diào)節(jié)劑和23質(zhì)量％的高壓潤(rùn)滑劑(MoS2、WS2、BN、ZnS和GF中的任何一種)組成。
(3)由85質(zhì)量％的皂和15質(zhì)量％的高壓潤(rùn)滑劑組成。
(4)由75質(zhì)量％的皂和25質(zhì)量％的軟化點(diǎn)調(diào)節(jié)劑組成。
在該實(shí)施例中，進(jìn)行拉絲試驗(yàn)，以此察看一體式支架由于剛度的不同對(duì)拉絲如何具有不同的影響。因此，用一組輥模405(在第二次拉絲步驟中此時(shí)的拉絲速度最高)代替另一組具有不同剛度的輥模。在特定組的輥模中，由于四個(gè)輥模的支架(如圖5所示)具有相同的剛度。用圖6所示的張力試驗(yàn)機(jī)測(cè)定拉伸量(μm)，用該拉伸量表示一體式支架的剛度。在首次和第二次拉絲步驟中，所有其他由于輥模(拉絲裝置)的支架具有相同的剛度(或者說其拉伸量是60μm)。這種情況也適用于下面給出的實(shí)施例2。
通過觀察拉絲的穩(wěn)定程度對(duì)輥模的拉絲性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。在該試驗(yàn)中，首次拉絲步驟中的拉絲速度是1700kg/h(或800m/min)，第二次拉絲步驟中的拉絲速度是500kg/h(或1000m/min)。在表1中，結(jié)果用○、△或×表示，○表示在規(guī)定的拉絲速度下可以穩(wěn)定拉絲，△表示只有降低拉絲速度才有可能穩(wěn)定拉絲，×表示幾乎不可能進(jìn)行穩(wěn)定拉絲。順便提及，在首次拉絲步驟中拉絲性能差的鋼絲(特別是表面粗糙的鋼絲)不能進(jìn)行第二次拉絲步驟。
在用輥模拉絲的過程中或在用輥模拉絲后通過肉眼觀察檢測(cè)焊絲表面的凹痕情況。根據(jù)下述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)果分類。○(沒有凹痕)、△(有一些凹痕)和×(許多凹痕)。
在第二次拉絲步驟中已經(jīng)以500kg/h拉拔的焊絲在搭接填角焊接低碳鋼板(2.4mm厚)中試驗(yàn)焊絲進(jìn)料性能和電弧穩(wěn)定性。
用與CO2氣體保護(hù)焊接機(jī)連接的商購(gòu)焊絲進(jìn)料機(jī)評(píng)價(jià)焊絲進(jìn)料性能。在6m距離內(nèi)有意將焊絲料彎曲兩次。根據(jù)下述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)果分類。
○(焊絲進(jìn)料連續(xù))△(盡管焊接操作沒有中斷，但是焊絲進(jìn)料中斷了一次或兩次)×(焊絲進(jìn)料頻繁中斷，焊接操作也被中斷)良好的焊絲進(jìn)料表示焊絲的尺寸和形狀精度高(真正的圓形)。
在進(jìn)行焊接的過程中，通過視覺觀察電弧對(duì)焊絲的電弧穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)下述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)果分類。
○(在整個(gè)焊接過程中電弧穩(wěn)定)△(電弧偶爾不穩(wěn)定)×(電弧一直不穩(wěn)定)在首次拉絲步驟中拉絲性能差因而不能進(jìn)行第二次拉絲步驟的焊絲在表1中標(biāo)注為“-”。
焊接條件如下。
焊接電流260A焊接電壓32V焊接速度70cm/minCO2保護(hù)氣體25L/min焊接結(jié)果示于表1。順便提及，上述焊接條件同樣適用于實(shí)施例2和3。
如表1所示，工作試樣1-19是在本發(fā)明規(guī)定的任何一種潤(rùn)滑劑幫助下通過拉絲制備的，這些潤(rùn)滑劑由硬脂酸鈉皂或硬脂酸鉀皂、軟化點(diǎn)調(diào)節(jié)劑A和/或選自MoS2、WS2、BN、ZnS和GF的高壓潤(rùn)滑劑組成。相反，對(duì)比試樣20-25是在不含硬脂酸鈉皂和硬脂酸鉀皂的任何一種潤(rùn)滑劑幫助下通過拉絲制備的。在拉絲性能(使用用于沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲的輥模)和焊絲進(jìn)料性能(表示焊絲形狀精度的量度)方面，工作試樣明顯優(yōu)于對(duì)比試樣。這說明本發(fā)明規(guī)定的潤(rùn)滑劑能夠高速精確拉絲，并且沒有凹痕。還說明拉絲用的潤(rùn)滑劑基本上被在線除去，或者說剩余的非常少量的潤(rùn)滑劑對(duì)焊接性能沒有負(fù)面影響。
試樣1和2中的潤(rùn)滑劑是單獨(dú)使用的硬脂酸鹽皂，因此具有低軟化點(diǎn)。因此，這些試樣在首次拉絲步驟中的高速拉絲(1700kg/h或800m/min)性能比其他試樣差。
相反，對(duì)比試樣24是在硬脂酸鈣皂幫助下通過拉絲制備的，在首次拉絲步驟中高速拉絲(1700kg/h或800m/min)時(shí)的拉絲性能良好；但是，很多缺陷表明焊絲的進(jìn)料性能和焊接性能差。其原因是硬脂酸鈣(作為拉絲用的潤(rùn)滑劑)不能在線徹底清除，殘余的潤(rùn)滑劑對(duì)進(jìn)料性能和焊接性能有負(fù)面影響。上述結(jié)果說明本發(fā)明中用于拉絲的潤(rùn)滑劑應(yīng)當(dāng)是硬脂酸鈉皂或硬脂酸鉀皂。
對(duì)比試樣20-23是在不含硬脂酸鈉皂和硬脂酸鉀皂的潤(rùn)滑劑幫助下通過拉絲制備的。許多凹痕表明在首次拉絲步驟中其高速拉絲(1700kg/h或800m/min)時(shí)的拉絲性能差。它們?cè)谑状卫z步驟中的拉絲性能很差，以致于不能在第二次拉絲步驟中進(jìn)行拉絲。
盡管試樣19和試樣5都是在本發(fā)明規(guī)定的潤(rùn)滑劑幫助下通過拉絲制備的，但是，試樣19的拉絲性能比試樣5差。其原因是前者是用其支架剛度不夠高(其拉伸量是150μm，這是本發(fā)明規(guī)定的拉伸量的上限)的輥模拉制的，而試樣5使用的輥模支架具有高剛度，其拉伸量很小。在首次和第二次拉絲步驟中焊絲的振動(dòng)對(duì)試樣19有影響，盡管振動(dòng)的程度不致于高到造成凹痕。對(duì)比試樣25是用其支架的拉伸量大于160μm(超過了上限)的輥模拉制的，它在首次拉絲步驟中的拉絲性能很差(有凹痕)，以致于不能在第二次拉絲步驟中進(jìn)行拉絲。
相反，試樣18是用其支架的拉伸量只有20μm的輥模拉制的，這就要求降低拉絲速度，這是因?yàn)檩伳Ｉ线^高的負(fù)荷會(huì)降低輥模的疲勞強(qiáng)度，使由WC-Co燒結(jié)碳化物制成的輥模表面斷裂。因此，如果要穩(wěn)定拉絲，必須限制拉絲速度。
表1

實(shí)施例2在與實(shí)施例1相同的條件下，用直徑為5.5-2.4mm的高強(qiáng)度原料鋼絲制備直徑為1.2mm的實(shí)心焊絲試樣(沒有電鍍銅)，不同之處是在首次拉絲步驟(B)中設(shè)置孔模，用于連續(xù)拉絲，使∑Rd為50.7％(直徑縮減率的總和)。在用孔模進(jìn)行首次拉絲步驟(B)之前在原料鋼絲上涂布干燥固體潤(rùn)滑劑。在用輥模進(jìn)行第二次拉絲步驟(C)中不再在半拉拔的鋼絲上涂布干燥固體潤(rùn)滑劑。換句話說，在第二次拉絲步驟(C)中進(jìn)行的拉絲只是在殘余潤(rùn)滑劑的幫助下完成的。首次拉絲步驟(B)依賴于串聯(lián)排列的由WC-Co燒結(jié)碳化物制成的四個(gè)孔模，其后面是串聯(lián)排列的三個(gè)輥模。
在相同的條件下用孔模拉拔原料鋼絲。用與實(shí)施例1相同的方法檢測(cè)拉絲潤(rùn)滑劑(其組成是變化的)對(duì)用輥模進(jìn)行的第二次拉絲中拉絲性能和如此得到的實(shí)心焊絲的特性的影響。結(jié)果示于表2。和實(shí)施例1一樣，用輥模進(jìn)行的第二次拉絲是在拉絲量為500kg/h、拉絲速度為100m/min的條件下完成的。
拉絲也是在具有與本發(fā)明規(guī)定的組成相同的拉絲潤(rùn)滑劑幫助下完成的。潤(rùn)滑劑由皂(ST-Na)、軟化點(diǎn)調(diào)節(jié)劑(A)和高壓潤(rùn)滑劑(MoS2)組成。改變用孔模進(jìn)行的拉絲，使∑Rd(直徑縮減率的總和)發(fā)生變化。用與實(shí)施例1相同的方法檢測(cè)用這種方法進(jìn)行的拉絲對(duì)用輥模進(jìn)行的第二次拉絲步驟中拉絲性能和實(shí)心焊絲的特性的影響。結(jié)果依次示于表3和4。順便提及，如表所示，在制備表3和4所示試樣的拉絲步驟中，模具數(shù)目及輥模(R)和孔模(D)的排列方式是變化的。
因此，表3和4示出每一個(gè)拉絲步驟中采用的模具數(shù)目及輥模(R)和孔模(D)的排列方式。例如，如果首次拉絲使用了7個(gè)模具，第二次拉絲使用了8個(gè)模具，則這種排列表示為“首次拉絲7+第二次拉絲8”。如果拉絲是在一個(gè)單獨(dú)的拉絲步驟中完成的(不是分成多個(gè)拉絲步驟)，則表示為“1個(gè)拉絲步驟”。另外，每一個(gè)拉絲步驟中模具的排列方式用R和D表示，R表示輥模機(jī)組(如圖5所示)，D一個(gè)孔模。R和D的排列對(duì)應(yīng)于輥模和孔模的排列。例如，RRRRRRR(7個(gè)R)表示首次拉絲步驟涉及到7個(gè)輥模機(jī)組，RRRRRRRD(7個(gè)R和1個(gè)D)表示第二次拉絲步驟涉及到7個(gè)輥模機(jī)組和置于最后的一個(gè)孔模(為改善焊絲形狀而進(jìn)行的精拉)。另外，在表3和4中，表示第二次拉絲步驟或一個(gè)單獨(dú)的拉絲步驟的字符串中最后的D表示如圖2所示用于精拉的孔模501。該字符串表示用孔模進(jìn)行精拉。
輥模的拉絲性能示于表2-4，用與實(shí)施例1相同的方法評(píng)價(jià)成品焊絲的特性。
如表2所示，試樣26-44是在潤(rùn)滑劑幫助下通過拉絲得到的，這些潤(rùn)滑劑由硬脂酸鈉皂或硬脂酸鉀皂、軟化點(diǎn)調(diào)節(jié)劑A和/或選自MoS2、WS2、BN、ZnS和GF的高壓潤(rùn)滑劑組成。相反，對(duì)比試樣45-48是在不含硬脂酸鈉皂和硬脂酸鉀皂的潤(rùn)滑劑幫助下通過拉絲制備的。在(用輥模)拉絲性能和作為焊絲形狀精度量度的焊絲進(jìn)料性能和焊接性能方面，試樣26-44都比對(duì)比試樣45-48好。良好的焊絲形狀和焊絲表面上沒有凹痕的結(jié)果說明具有本發(fā)明規(guī)定組成的拉絲潤(rùn)滑劑能夠高速拉絲。這些結(jié)果還說明具有本發(fā)明規(guī)定組成的拉絲潤(rùn)滑劑即使沒有被在線徹底清除還殘留非常少量時(shí)，對(duì)焊接性能也沒有負(fù)面影響。
試樣26和27是在單獨(dú)用硬脂酸鹽皂作為潤(rùn)滑劑的幫助下通過拉絲制備的。這樣的潤(rùn)滑劑軟化點(diǎn)低。在高速拉絲(500kg/h或1000m/min)時(shí)的拉絲性能差。
相反，對(duì)比試樣49是在硬脂酸鈣皂幫助下通過拉絲制備的，在第二次拉絲(500kg/h或1000m/min)中具有良好的拉絲性能。但是，焊絲進(jìn)料性能和焊接性能差(在焊接區(qū)有很多缺陷)。其原因是硬脂酸鈣不能在線徹底清除，殘余的硬脂酸鈣對(duì)焊接性能有負(fù)面影響。
對(duì)比試樣45-48是在不含硬脂酸鈉皂或硬脂酸鉀皂的潤(rùn)滑劑幫助下通過拉絲制備的。許多凹痕表明在首次拉絲步驟中其高速拉絲(1700kg/h或800m/min)時(shí)的拉絲性能差。在首次拉絲步驟中拉拔的焊絲質(zhì)量太差，以致于不能在第二次拉絲步驟中進(jìn)行拉絲。
上述結(jié)果與實(shí)施例1中的類似。這些結(jié)果說明本發(fā)明中用于拉絲的潤(rùn)滑劑應(yīng)當(dāng)是硬脂酸鈉皂或硬脂酸鉀皂。另外，用直徑為5.5mm或2.2mm的原料鋼絲制備的所有焊絲，其結(jié)果都相同。
盡管試樣44和試樣30都是在本發(fā)明規(guī)定的潤(rùn)滑劑幫助下通過拉絲制備的，但是，試樣44的拉絲性能比試樣30差。其原因是前者是用其支架剛度不夠高(其拉伸量是150μm，這是本發(fā)明規(guī)定的拉伸量的上限)的輥模拉制的，而試樣30使用的輥模支架具有高剛度，其拉伸量較小。在首次和第二次拉絲步驟中焊絲的振動(dòng)對(duì)試樣44有影響，盡管振動(dòng)的程度不致于高到造成凹痕。對(duì)比試樣50是用其支架的拉伸量大于160μm(超過了上限)的輥模拉制的，它在首次拉絲步驟中的拉絲性能很差(有凹痕)，以致于不能在第二次拉絲步驟中進(jìn)行拉絲。
相反，試樣43是用其支架的拉伸量只有20μm的輥模拉制的，這就要求降低拉絲速度，這是因?yàn)檩伳Ｉ线^高的負(fù)荷會(huì)降低輥模的疲勞強(qiáng)度，使由WC-Co燒結(jié)碳化物制成的輥模表面斷裂。因此，如果要穩(wěn)定拉絲，必須限制拉絲速度。
從表3和4可以清楚地看出∑Rd(在用孔模拉絲過程中直徑縮減率的總和)為0.5％-78％的試樣51-77在拉絲性能(用輥模)和焊絲性能方面都優(yōu)于∑Rd(定義同上)大于78％的試樣78-84。這種結(jié)果說明在用孔模拉絲后，用輥模拉絲所需要的干燥固體潤(rùn)滑劑能夠令人滿意地保留在焊絲表面上(用量和粘結(jié)性表示)。
在第二次拉絲中的高速(500kg/h)拉絲性能方面，試樣55-69比其他試樣差(在相同的條件下)，因?yàn)樗鼈兙哂械扔诨蚪咏舷薜母摺芌d值。這種結(jié)果說明在試樣55-69中，在用孔模拉絲后，用輥模拉絲所需要的干燥固體潤(rùn)滑劑不能滿意地保留在焊絲表面上(用量和粘結(jié)性表示)。
相反，∑Rd大于78％的試樣78-84在用孔模拉絲時(shí)需要大量干燥固體潤(rùn)滑劑，以致于它們?nèi)鄙儆幂伳＠z時(shí)所需要的干燥固體潤(rùn)滑劑。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，如果利用孔模拉絲涂布輥模拉絲用的潤(rùn)滑劑，則∑Rd(在用孔模拉絲過程中直徑縮減率的總和)對(duì)用輥模進(jìn)行第二次拉絲所需要的干燥固體潤(rùn)滑劑的量和粘結(jié)性影響很大。另外還應(yīng)當(dāng)理解的是，如果∑Rd小于78％，就能夠滿足用輥模進(jìn)行拉絲所需要的干燥固體潤(rùn)滑劑的所需量和粘結(jié)性。
從表4還可以清楚地看出在∑Rd為100.0％時(shí)，通過用孔模的首次拉絲就基本上可以將試樣85拉制成成品焊絲。因此，它沒有經(jīng)過第二次拉絲(500kg/h)。其原因是用孔模拉絲比用輥模拉絲速度慢。
上述結(jié)果與實(shí)施例1的結(jié)果和前面表2所示的結(jié)果類似。這些結(jié)果令人信服地說明本發(fā)明中用于拉絲的潤(rùn)滑劑應(yīng)當(dāng)是硬脂酸鈉皂或硬脂酸鉀皂。另外，用直徑為5.5mm、3.2mm、2.8mm或2.4mm的原料鋼絲制備的所有焊絲，其結(jié)果都相同。
表2

表3

表4

在表3和4中請(qǐng)注意*“I”表示首次拉絲步驟，“II”表示第二次拉絲步驟。括號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示每一個(gè)拉絲步驟中使用的模具數(shù)。
**“R”表示輥模，“D”表示孔模。R前面的數(shù)字表示輥模數(shù)，D前面的數(shù)字表示孔模數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種通過將原料鋼絲拉拔成成品焊絲生產(chǎn)沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲的方法，所述方法包括將用于拉絲的干燥固體潤(rùn)滑劑涂布在焊絲表面上的步驟，用于拉絲的干燥固體潤(rùn)滑劑含有硬脂酸鈉或硬脂酸鉀中的至少一種；用輥模拉拔潤(rùn)滑劑涂布后的焊絲的步驟；從拉拔后的焊絲表面上除去拉絲潤(rùn)滑劑的步驟；和將用于焊絲進(jìn)料的潤(rùn)滑劑涂布在已經(jīng)除去了拉絲用干燥固體潤(rùn)滑劑的焊絲表面上的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)實(shí)心焊絲的方法，其中，拉絲步驟的至少一部分、除去用于拉絲的干燥固體潤(rùn)滑劑的步驟和涂布用于焊絲進(jìn)料的潤(rùn)滑劑的步驟是在線完成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)實(shí)心焊絲的方法，其中，拉絲步驟由用輥模拉拔原料鋼絲和用孔模精拉先前拉拔的鋼絲的步驟組成，用輥模拉絲可以進(jìn)行到下述程度拉拔的焊絲直徑與近成品焊絲的直徑接近，而最終的拉拔能夠保證成品具有圓形斷面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)實(shí)心焊絲的方法，其中，在用輥模拉絲的步驟之前或通過多個(gè)輥模進(jìn)行的多個(gè)拉絲步驟之間進(jìn)行用孔模拉絲的步驟，使∑Rd(直徑總縮減率)為0.5％-78％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)實(shí)心焊絲的方法，其中，用輥模的拉絲使用了被高剛度支架支撐的那些輥模，使得在輥模的膨脹負(fù)荷方向上在10000N負(fù)荷下拉伸時(shí)，支架的拉伸量是20-150μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)實(shí)心焊絲的方法，其中，干燥固體潤(rùn)滑劑是由亞硝酸鈉和硬脂酸鉀中的至少一種和選自磷酸鈉、硼酸鈉、亞磷酸鈉、碳酸鈉、磷酸鉀、硼酸鉀、亞硝酸鉀和碳酸鉀的至少一種物質(zhì)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)實(shí)心焊絲的方法，其中，干燥固體潤(rùn)滑劑是含有至少一種選自MoS2、WS2、BN、ZnS和石墨的高壓潤(rùn)滑劑的物質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)實(shí)心焊絲的方法，其中，焊絲進(jìn)料用潤(rùn)滑劑由選自植物油、動(dòng)物油、礦物油和合成油的至少一種油和含有至少一種選自MoS2、WS2、ZnS和石墨的固體潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑劑構(gòu)成。
全文摘要
一種有效生產(chǎn)沒有電鍍銅的實(shí)心焊絲的方法，所述方法由下述步驟組成在用于拉絲的干燥固體潤(rùn)滑劑幫助下用輥模拉絲，用于拉絲的干燥固體潤(rùn)滑劑至少含有硬脂酸鈉或硬脂酸鉀；用清洗設(shè)備除去焊絲表面上的潤(rùn)滑劑；將用于焊絲進(jìn)料的潤(rùn)滑劑涂布在已經(jīng)用上油設(shè)備拉拔的焊絲表面上。用輥模高速拉絲可以將原料鋼絲制成具有成品焊絲或近成品焊絲直徑的實(shí)心焊絲。拉絲步驟后面是清洗步驟和潤(rùn)滑劑涂布步驟，這些步驟都是在線完成的。
文檔編號(hào)B21C9/00GK1589987SQ200410057630
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2004年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月26日
發(fā)明者小西良宏, 清水弘之, 橫田泰之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所