|
|
|
|
高品質糸引きダイの品質は無視できない:寿命を延ばす肝心な道 |
糸引き型の品質はその使用寿命に重要な影響を与え、コア材料、孔型設計と加工技術と関係がある。コアの材質を改善し、合理的な孔型構造を設計し、加工技術を改善することは、金型の使用寿命と線材の品質を高めるのに役立つ。
1.コア材料
現在、国内で銅線を生産するために使用されている糸引き金型は主に硬質合金、天然ダイヤモンド、人工ポリ結晶ダイヤモンドをコア材料として採用している。
硬質合金は炭化タングステンと金属コバルトの高硬度粉末焼結体からなる。それは高硬度、良好な耐摩耗性と比較的に強い耐衝撃性を持ち、価格が安く、良質な糸引き金型製作材料であり、粗、中線材の引き抜きに広く応用されている。現在、国外では熱等静圧(HIP)処理、超微細結晶プロセスを用いて空隙度を減少し、合金の硬度を高め、レアメタルとコーティングプロセスを用いて合金の表面強度を強化している。研究により、硬質合金の成分と組織構造を改善し、炭素含有量の変動を制御し、炭化物粒子を細分化することにより、材料性能を改善し、使用寿命を延長することができることが明らかになった。
天然ダイヤモンドは高硬度と良好な耐摩耗性を有し、引張された線材の表面仕上げ度は高い。しかし、天然ダイヤモンドは構造上異方性が存在するため、その硬度も異方性を呈し、金型の摩耗を不均一にし、製品が丸くならない。また、天然ダイヤモンドは高価で希少であり、通常は表面品質に要求の高い細線引き金型または完成品引き金型に用いられる。
人工ポリ結晶ダイヤモンドは無配向多結晶材料である。それは高硬度、良好な耐摩耗性と強大な耐衝撃能力を持っている。その硬度に異方性がなく、摩耗が均一で、金型の使用寿命が長く、高速引き抜きに適している。しかし、国内で生産されたポリフォームは結晶粒が粗大で、研磨性能が悪いなどの品質問題があり、現在、国内メーカーはそれを完成品の型にするのではなく、移行型として使用することが多い。しかし、結晶性モールドの内在品質と加工レベルの向上に伴い、高価な天然ダイヤモンドに代わって完成品モールドの選択になることが期待されている。
2.糸引き型の穴型設計は金型の寿命を高める重要な方法である。同じ材質の条件下で、異なる穴型設計の金型の使用寿命には大きな違いがある。一般に伸線ダイ孔型を曲線型(R型シリーズ)と直線型(テーパ型シリーズ)に分類する。
線材が伸線金型内で均一に変形する点から、直線型より曲線型の方が優れているように見える。そのため、過去に我が国は旧ソ連が1950年代に使用したR型シリーズを一般的に採用して糸引き型の製作規範を制定した。この孔型は当時の「円滑な移行」理論の指導の下で設計された。孔型構造は仕事の性質によって「入口区、潤滑区、作業区、定径区、出口区」の5つの部分に分けることができ、各部の境界には面取りが要求され、円滑な移行を実現し、孔型全体を大きな弧面に研磨し、異なる曲率を持つ。当時の引抜き速度の条件下では、この穴型の金型は依然として適用されていた。しかし、1970年代末から80年代初めにかけて、糸引き速度の向上に伴い、糸引き金型の使用寿命が顕著な問題となった。高速ケーブルの需要に応えるため、米国のT.MaxwallとE.G.Kennthは「直線型」理論を提出し、この理論は特に引き抜き過程における潤滑作用と摩耗要素を考慮し、そして直線型引き抜き型孔型の設計を改善した。
直線型伸線型孔型の設計理論に基づき、この孔型は以下の特徴を備えるべきである:
(1)孔型各部の縦断面の線は平らでなければならない。平らな作業テーパ面は引抜き力を低下させることができるからである。
(2)金型の各部の受け渡し箇所は、各部分がそれぞれの役割を十分に発揮でき、遷移角による定径領域の実際の長さの減少を回避するために明らかでなければならない。
(3)入口領域と作業領域の高さを延長し、線材をダイ穴作業テーパの中間部分に入れ、入口テーパ角と作業テーパ角の上半分に形成されたくさび領域を利用して「くさび効果」を確立する。これにより、線材表面により緻密で強固な潤滑膜を形成することができ、摩耗を低減し、高速引き抜きに適している。
(4)定径領域は平坦で合理的な長さでなければならない。定径領域が長すぎると、糸引きの摩擦力が増加し、型穴を引き出した後に縮径や断線を起こしやすくなる、定径領域が短すぎると、形状が安定し、寸法が正確で、表面品質が良好な線材を得ることが困難になり、同時にダイホールが急速に摩耗してしまう。
直線型理論を用いて設計された線引き金型を採用することにより、実践応用において、その使用寿命はR型線引き金型より3-5倍以上向上した。
3.金型加工制作レベルが金型品質に与える影響は主に2つの方面に現れている。一方は糸引き金型の孔型寸法であり、他方は型孔内面の仕上げ度である。国外では一般的に高速機械研磨機と表面にダイヤモンドめっきされた金属研磨針を用いて研磨技術を行い、この設備の運行が安定し、研磨針の規格と使用が規範化され、それによって製品の高精度を実現した。彼らは輪郭記録計と孔径測定器を用いて金型の孔型寸法を測定し、専用の顕微鏡を用いて金型孔表面の清浄度を検査した。しかし、国内では多くのメーカーが遅れた設備を採用し、手作業で穴型を研磨している。このようにして以下の問題が存在する:孔型パラメータの変動が大きく、作業錐の平坦化を実現することが困難である、定径領域と作業領域の受け渡し部で過渡角が研磨されやすく、線材が定径領域内で二次圧縮を発生させ、外摩擦力を増加させ、定径領域の長さを短縮し、さらに金型の使用寿命を短縮した。また、摩耗した研磨針の修復頻度は人によって異なり、使用方法が規範化されていないため、孔型の一致性が悪い。検査面では、国内では目視や拡大鏡、顕微鏡などの簡単なツールを用いた検査に限られ、金型内面の光沢度を重視しており、孔型寸法の有効な検査と制御には無力である。
|
|
|
|
|