一種簡單實用的鋼絲輥式矯直器

1、第26卷第5期Vol126No15金屬制品SteelWireProducts2000年10月October2000一種簡單實用的鋼絲輥式矯直器張焰輝趙敏杰賀吉良(湘鋼鋼絲繩有限公司湘潭411101)摘要鋼絲在拉拔過程中不可避免地會產(chǎn)生殘余應(yīng)力,嚴重時會影響產(chǎn)品的質(zhì)量。一種結(jié)構(gòu)簡單的輥式矯直器能很好地解決這個問題。根據(jù)鋼絲矯直的基本原理,給出矯直器各個參數(shù)的計算公式。關(guān)鍵詞鋼絲拉拔殘余應(yīng)力輥式矯直器AKindofSimpleandPracticalRollerTypeSteelWireStraightenerZhangYanhuiZhaoMinjieHeJiliang(WireRopeCo.Lt

2、d.ofXiangtanIronandSteel)AbstractResidualstressisproducedinevitablyinsteelqualityasthestressisstrong.AtypeformulasofparametersofKeywordsstress;rollertypestraightener1概述3類殘余應(yīng)力即在滑移帶中由各部分彼此之間平衡鋼絲在拉拔過程中,由于加工變形、受熱或冷卻的不均勻,不可避免地會產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的存在,對成品鋼絲的質(zhì)量是非常有害的,比較直觀的是影響鋼絲的平直度。嚴重的會產(chǎn)生“雞窩線”、“元寶線”等,使鋼絲無法正常使用。目前許多

3、客戶除對鋼絲的力學性能有較高要求外,對鋼絲平直度的要求也愈來愈高。如某些用于高檔床墊的床用鋼絲,要求線盤平整,無大小圈,螺距不大于20mm等。為了滿足客戶的這些要求,就必須對成品鋼絲進行有效的矯直。這里介紹一種結(jié)構(gòu)簡單且比較實用的鋼絲輥式矯直器。2殘余應(yīng)力的產(chǎn)生及鋼絲矯直的原理2.1殘余應(yīng)力的產(chǎn)生及分類起來的晶格畸變所引起的應(yīng)力,如晶粒內(nèi)部的不均勻變形導致在發(fā)生滑移的滑移面附近的原子層產(chǎn)生晶格畸變,從而引起的應(yīng)力。2.2鋼絲拉拔過程中所產(chǎn)生的3種殘余應(yīng)力鋼絲拉拔時,在模具內(nèi)產(chǎn)生形變,其軸線處和其它部位周向和徑向承受著顯著的應(yīng)力,作用到軸向的應(yīng)力在模具入口處為零,越往出口處拉應(yīng)力越大,在這些應(yīng)力

4、作用下,由于截面內(nèi)各處不均勻變形而產(chǎn)生殘余應(yīng)力,這種殘余應(yīng)力表現(xiàn)為以下3種類型:(1)表面壓應(yīng)力,心部拉應(yīng)力。此時,部分壓縮率過小,僅僅為表面變形,變形時表面與模具間摩擦作用大,故表面為壓縮殘余應(yīng)力(如圖1a所示)。(2)外表是拉應(yīng)力,心部也是拉應(yīng)力,而其中部是壓應(yīng)力。這是由于變形材料較硬或拉拔條件不同使材料心部不產(chǎn)生塑性變形的原因。而中部的壓應(yīng)力,表示變形到此為止(如圖1b所示)。(3)外表是拉應(yīng)力,心部是壓應(yīng)力。這是由于材鋼絲在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力一般分為3類:第1類殘余應(yīng)力即鋼絲體積的不均勻變形而引起的彼此平衡的附加應(yīng)力,如拉拔中由于線材在拉絲?？變?nèi)不均勻的滑移或由于彎曲所產(chǎn)生的殘余

5、應(yīng)力;第2類殘余應(yīng)力即變形體內(nèi)兩個或幾個相鄰晶粒之間由于不均勻變形而引起的彼此平衡的附加應(yīng)力,如晶粒大小、方位等不同而引起的殘余應(yīng)力;第料較軟,而斷面收縮率又比較大時,從表面至鋼絲的中心都發(fā)生塑性變形,這時得到的殘余應(yīng)力為表面 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 36金屬制品第26卷是拉應(yīng)力,心部是壓應(yīng)力(如圖1c所示)。影響以上3種殘余應(yīng)力的因素有:鋼絲的斷面收縮率、材質(zhì)特性以及變形速度等。3矯直應(yīng)用實例3.1矯直器的主要參數(shù)及其確定方法矯直器的主要參數(shù)包括輥徑、

6、輥距、矯直輥數(shù)量和壓下量(壓下量規(guī)定為處于矯直輥間的鋼絲變形后的波峰與波谷之間的垂直距離)。據(jù)資料介紹,矯直器的參數(shù)可分別由以下各式計算后確定:圖1鋼絲拉拔過程中產(chǎn)生的3種殘余應(yīng)力2.3鋼絲矯直的基本原理-1)ds2Dt1.4DA=D-D=(1)(2)(3)鋼絲生產(chǎn)過程中常用矯直的方法來消除鋼絲的殘余應(yīng)力。矯直分為回轉(zhuǎn)式矯直和輥式矯直兩種。實際應(yīng)用中,根據(jù)對產(chǎn)品的不同要求而采用不同的矯直方式,如矯直回火預(yù)應(yīng)力鋼絲采用回轉(zhuǎn)式矯直;而彈簧鋼絲、制繩鋼絲等采用輥式矯直。(矯直),鋼絲呈波形或彎曲形通過矯直器,經(jīng)受反復(fù)彎曲變形,曲率由大變小,使得鋼絲內(nèi)部的殘余應(yīng)力逐漸消除,最終達到平直而實現(xiàn)矯直的目的

7、,如圖2所示。鋼絲通過矯直輥輪時,處于彈塑性變形狀態(tài),鋼絲橫截面上的應(yīng)力分布如圖3所示。鋼絲被矯直的條件是反彎后彈回到平直,即彈性變形的反彎曲率應(yīng)等于彈回曲率。D2-t2式中:D矯直輥直徑,mm;d鋼絲直徑,mm;K(1);壓下量,mm;t相鄰兩個矯直輥之間的距離,mm。矯直輥個數(shù)n,可根據(jù)具體情況而定,一般來講,矯直輥數(shù)多,則消除鋼絲殘余曲率的范圍寬,調(diào)節(jié)余地大,有利提高矯直效果,但實踐證明,也增加了調(diào)整的難度,一般取n=57基本能解決矯直的問題。表1不同直徑的鋼絲對應(yīng)的K值d/mmK0.30.40.81.53.05.00.390.290.240.150.100.07圖2輥式矯直基本原理示意

8、圖3.2矯直器實例以 2.4mm彈簧鋼絲矯直器設(shè)計為例,K取0.125,E取210GPa,b取1770MPa,s=0.85b,代入(1)(3)式得D=39.47mm(這里取D=40mm);56mmt80mm(這里取t=70mm)。將D和t代入式(3)可計算出A=20.6mm,根據(jù)實際情況我們?nèi)max為10mm,n取5,能滿足矯直要求。圖3彈塑性變形應(yīng)力圖根據(jù)以上計算結(jié)果,我們設(shè)計了一套矯直器。 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第26卷第5期Vol126No15

9、金屬制品SteelWireProducts2000年10月October2000干式拉絲機卷筒水冷結(jié)構(gòu)的發(fā)展鄔冬春(湖南湘輝金屬制品有限公司湘潭411101)摘要干式拉絲機卷筒的水冷效果直接影響著冷拉鋼絲產(chǎn)品的性能及拉拔過程的持續(xù)進行。運用流體力學理論及傳熱理論,對干式拉絲機卷筒水冷結(jié)構(gòu)的發(fā)展進行闡述,指出提高傳熱系數(shù),增加傳熱面積,增大溫差平均值可強化卷筒水冷效果。關(guān)鍵詞卷筒水冷結(jié)構(gòu)發(fā)展EvolutionoftheStructureofWater2coolingforDry2drawingReelWuDongchun(HunanXianghuiSteelWireProductsCo.Abst

10、ractTheresultsofwater22reel2steelwireandproceedingofdrawing.Theelaboratedusingfluidmechanicstheoryandconduc2tionItcoefficientandaveragevalueoftemperaturedifference,andenlargingcon2ducting2coolingresultsofreel.Keywordsreel;structureofwater2cooling;evolution鋼絲在拉拔過程中會產(chǎn)生大量的熱量。為了保證冷拉鋼絲的性能及拉拔過程的順利進行,必須及時將

11、產(chǎn)生的熱量消散。在熱量消散方式中,通過卷筒的冷卻而消散的熱量較多。卷筒的冷卻方法一般為“水冷+風冷”組合冷卻。風冷是將風機產(chǎn)生的風經(jīng)風道由吹風口吹向纏繞在卷筒上的鋼絲及卷筒外表面,將鋼絲及卷筒上的部分熱量吹散,風冷會引起工作環(huán)境溫度的升高;而水冷是用水作為介質(zhì),與卷筒內(nèi)壁進行熱的傳導及對流,將鋼絲及卷筒上的熱量帶走,這種冷卻不會引起工作環(huán)境溫度的上升。在卷筒水冷的結(jié)構(gòu)上國內(nèi)外同行做了大量的工作,卷筒的水冷結(jié)構(gòu)逐步得到改進,冷卻效果也得到提高。在設(shè)計中采用了完全矯直的方法即矯直輥安裝在相互垂直的兩個平面內(nèi),分別安裝在固定的底板或支座上,每個轎直輥可單獨調(diào)整,其結(jié)構(gòu)采用軸承兩端加防塵端蓋的結(jié)構(gòu),以防灰塵及金屬粉塵侵入,從而延長了軸承使用壽命。在實際使用中,該矯直器對 1.53.0mm范圍的鋼絲均有較好的矯直作用,基本能滿足矯直要求。1卷筒水冷結(jié)構(gòu)卷筒的水冷結(jié)構(gòu)大致可歸納為3種。1.1結(jié)構(gòu)一如圖1所示,冷卻水經(jīng)風盤進入空心卷筒內(nèi)部,由帶噴嘴的環(huán)狀噴水管噴到卷筒內(nèi)壁,與卷筒進行熱量交換,將卷筒的熱量帶走,然后集流經(jīng)排水管排出。此種結(jié)構(gòu)是最早的冷卻結(jié)構(gòu),散熱效果不太好。1.2結(jié)構(gòu)二如圖2所示,空心卷筒安裝在主軸上,隨軸一起轉(zhuǎn)動,內(nèi)套安裝在風盤上,處于靜止狀態(tài)。卷筒與內(nèi)套間形成一窄縫腔,冷卻水在圓周方向分3路由內(nèi)套上部進入窄縫腔中,對卷筒進行冷卻,然后在下部經(jīng)排水管排