一种异型钢丝拉拔卷筒及其使用方法
阅读说明：本技术 一种异型钢丝拉拔卷筒及其使用方法 (Special-shaped steel wire drawing drum and use method thereof ) 是由 姚峰 谢小光 朱建新 宗永 卞利忠 陈烨 蒋天智 张小地 于 2021-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种异型钢丝拉拔卷筒及其使用方法,所述异型钢丝拉拔卷筒包括金属内层和非金属外层,所述金属内层的材料包括钢和/或铁,所述非金属外层的材料包括耐磨尼龙；所述使用方法包括：半成品异型钢丝通过拉拔模具后,在所述异型钢丝拉拔卷筒的非金属外层缠绕后得到异型钢丝,所述异型钢丝拉拔卷筒由转动轴驱动进行转动。本发明提供的异型钢丝拉拔卷筒加工得到的异型钢丝表面无明显的摩擦伤痕,成品率大大提高。(The invention provides a special-shaped steel wire drawing reel and a using method thereof, wherein the special-shaped steel wire drawing reel comprises a metal inner layer and a nonmetal outer layer, the metal inner layer is made of steel and/or iron, and the nonmetal outer layer is made of wear-resistant nylon; the using method comprises the following steps: and after the semi-finished special-shaped steel wire passes through the drawing die, the non-metal outer layer of the special-shaped steel wire drawing reel is wound to obtain the special-shaped steel wire, and the special-shaped steel wire drawing reel is driven by the rotating shaft to rotate. The special-shaped steel wire obtained by processing the special-shaped steel wire drawing winding drum provided by the invention has no obvious friction scars on the surface, and the yield is greatly improved.)
技术领域
本发明涉及金属制品加工技术领域，尤其涉及一种异型钢丝拉拔卷筒及其使用方法。
背景技术
异型钢丝的生产方法通常采用辊拉、轧制、拉-轧结合等，以上几种生产方法各有优缺点，但都存在形状不规则、尺寸公差波动大、表面质量不好、通条性不均等质量问题。
目前使用的拉拔卷筒通常采用金属材料制作，表面通过喷涂碳化钨来提高光洁度，避免异型钢丝的擦伤，但由于异型钢丝与卷筒的接触面较大，拉拔阻力大，碳化钨的磨损程度大，很快就会露出底层金属，卷筒表面的高低不一致，同时由于底层金属硬度较高，导致在批量生产时，异型钢丝表面出现明显的摩擦伤痕，成品率降低，伤痕也会导致异型钢丝产品的使用寿命降低。
CN102294373A公开了一种异型钢丝生产方法，该方法通过采用旋转模盒对异型模进行定位，确保异型模出线方式一致，通过上下道次之间钢丝异型面自身调整模子方向，确保钢丝的外形尺寸精度，满足生产过程中钢丝尺寸及压缩率的变化，对后续卷筒的叼头采用打磨方式，确保钢丝在后续异型面尺寸越来越小的情况下，钢丝的性能及尺寸能满足叼头时所需的塑性变形。该方法提高了产品质量，减少生产工序，缩短生产周期，提高生产效率，降低生产成本。
CN105537266A公开一种S型截面异型钢丝的成型方法，该成型方法包括下述步骤：a、将圆钢丝作为原料，经第一轧机的上下轧辊初轧成上下面平行的第一扁钢丝；b、将第一扁钢丝穿经设置在第二轧机入口端前方的感应圈进行加热，然后再进入第二轧机的上下轧辊轧制成上下面对角初具沟槽的第二扁钢丝；c、从第二扁钢丝待冷却之后，再进入第三轧机的上下左右轧辊轧制成截面形状和尺寸接近S型截面异型钢丝成品的第三扁钢丝；d、第三扁钢丝经辊拉模的上下左右轧辊精修定型成S型截面异型钢丝成品。该方法制得了综合性能指标优良、满足柔性复合软管抗压铠装层使用要求的S型截面异型钢丝，工序少、成本低、生产效率高。
CN109834120A公开了一种异型钢丝生产方法，在选取目标盘条之后，即在选定盘条的钢号之后，就利用与该钢号的目标盘条对应的异型模拉对目标盘条进行拉拔以形成异型钢丝；其中，异型模拉内嵌于旋转模盒以使异型模拉作圆周运动。由此可见，该方法与传统的利用两辊平辊直接进行轧制生产异型钢丝相比，可提高加工精度和抗拉性能，避免侧表面出现劈裂的现象；同时，异型模拉内嵌于旋转模盒中，可随着旋转模盒作圆周运动，进而可解决由于拉拔角度的存在致使异型钢丝和异型模拉受到相互轴向剪切力的作用，进一步提高了加工精度和抗拉性能。
但上述方法均没有考虑到异型钢丝在加工过程中宽面会与拉拔卷筒接触产生擦痕的问题，没有对拉拔卷筒进行改进。
因此，开发一种可减少异型钢丝加工过程中表面擦痕情况，进而提高其使用寿命的异型钢丝拉拔卷筒具有重要意义。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种异型钢丝拉拔卷筒及其使用方法，所述异型钢丝拉拔卷筒采用金属与非金属材料相复合的方式，既解决了异型钢丝的表面擦伤问题，也解决了非金属材料使用寿命过短的问题；所述使用方法简单，制得的异型钢丝成品率高，使用寿命长。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种异型钢丝拉拔卷筒，所述异型钢丝拉拔卷筒包括金属内层和非金属外层，所述金属内层的材料包括钢和/或铁，所述非金属外层的材料包括耐磨高分子材料。
本发明所述异型钢丝拉拔卷筒采用金属与非金属材料相复合的方式，解决了异型钢丝在生产过程中产生大量的表面擦痕的问题，所述异型钢丝拉拔卷筒相较于现有的表面涂覆碳化钨的金属卷筒而言，一方面非金属外层的耐磨高分子材料具有低磨损性，磨损率可达1.0％以下，在异型钢丝拉拔时不会擦伤钢丝表面，减少异型钢丝表面擦痕，提高成品率，延长异型钢丝的使用寿命，另一方面，耐磨高分子材料具有很低的油渗透性，异型钢丝拉拔时不易打滑，生产加工方便。本发明所述异型钢丝拉拔卷筒的金属内层的材料包括钢和/或铁，保证异型钢丝拉拔卷筒具有一定的强度，满足异型钢丝拉拔卷筒长期使用的需求。
现有的异型钢丝生产技术均没有考虑到异型钢丝在拉拔过程中宽面会与拉拔卷筒接触而产生大量擦痕的问题，均没有想到对拉拔卷筒进行改进。
优选地，所述耐磨高分子材料的摩擦系数为0.2～0.4，例如可以是0.2、0.23、0.25、0.27、0.3、0.35、0.38或0.4。
优选地，所述耐磨高分子材料的洛氏硬度为95～118，例如可以是95、98、100、102、104、108、110、115或118。
优选地，所述耐磨高分子材料包括耐磨尼龙。
本发明进一步优选非金属外层采用耐磨尼龙材料，其不仅具有低磨损性和低油渗透性，而且耐疲劳性能突出，适合进行长周期异型钢丝加工生产。
优选地，所述耐磨尼龙包括耐磨尼龙PA6、耐磨尼龙66或耐磨尼龙1010中的任意一种。
优选地，所述金属内层的直径为50～80mm，例如可以是50mm、53mm、55mm、58mm、60mm、65mm、70mm或80mm。
优选地，所述非金属外层的厚度为20～50mm，例如可以是20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm。
本发明中对所述异型钢丝拉拔卷筒的直径不做限定，根据实际需要进行设置即可。
优选地，所述异型钢丝拉拔卷筒还包括金属固定装置。
本发明中由于内外层分别采用金属材料和高分子材料，二者材质不一，难以采用普通焊接的方式进行连接固定，在使用时易出现打滑现象，因此优选所述金属固定装置均匀分布在异型钢丝拉拔卷筒的顶部，可以很好的避免金属内层和非金属外层之间打滑，便于异型钢丝拉拔。
本发明所述金属固定装置包括长方体金属条和连接在该长方体金属条尾部的金属钩状物。在使用时，需要先在非金属外层形成一个体积稍小于该长方体金属条体积的长方体孔洞，这样可以使金属固定装置很好地固定在孔洞中，实现金属内层和非金属外层的有效固定。当非金属外层磨损严重需要更换或金属内层和非金属外层不需要进行固定时，可以利用长方体金属条尾部的金属钩状物将金属固定装置拔出。
优选地，所述金属固定装置的材料包括钢和/或铁。
本发明进一步优选所述金属固定装置的材料采用钢和/铁，相较于铜/铝而言，具有更佳的固定效果。
优选地，所述金属固定装置包括第一固定件和第二固定件。
优选地，所述第一固定件设置在非金属外层的外壁顶部。
优选地，所述第二固定件设置在金属内层与非金属外层相对应位置的内壁顶部。
优选地，所述金属固定装置的数量至少为4个，例如可以是4个、5个、6个、7个、8个或9个。
本发明进一步优选所述金属固定装置的数量至少为4个，可以将异型钢丝拉拔卷筒的金属内层和非金属外层很好的固定，避免两者间的滑动。
优选地，所述异型钢丝拉拔卷筒的中心轴处设置有转动轴孔。
本发明通过安装在转动轴孔处的转动轴的驱动作用下，带动异型钢丝拉拔卷筒进行转动，实现对半成品异型钢丝的拉拔加工。
优选地，所述异型钢丝拉拔卷筒内部设置有至少4个减重孔。
优选地，所述减重孔的圆心均匀分布在同一个圆周上。
本发明所述减重孔是本领域的公知的，可以减轻异型钢丝拉拔卷筒重量的孔，本发明对所述减重孔的直径不做限定，在不影响异型钢丝拉拔卷筒的结构强度的情况下，可设计对称结构的减重孔来减轻异型钢丝拉拔卷筒的重量。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的异型钢丝拉拔卷筒的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：
半成品异型钢丝通过拉拔模具后，在所述异型钢丝拉拔卷筒的非金属外层缠绕后得到异型钢丝，所述异型钢丝拉拔卷筒由转动轴驱动进行转动。
本发明所述异型钢丝拉拔卷筒的使用方法简单，无需对现有的异型钢丝加工设备进行改进，异型钢丝在通过拉拔模具时，可减少异型钢丝的宽面与拉拔卷筒之间的擦痕，大大延长异型钢丝的使用寿命。
优选地，所述异型钢丝的横截面形状为非圆形。
优选地，所述异型钢丝的横截面形状包括矩形、椭圆形、方形或三角形中的任意一种。
优选地，所述异形钢丝的原料包括碳钢、不锈钢或高温合金中的任意一种。
本发明所述高温合金是本领域公知的，以铁、镍、钴为基体，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。
优选地，在所述缠绕过程中，由气缸驱动尼龙压线装置将半成品异型钢丝压在所述异型钢丝拉拔卷筒的非金属外层。
本发明进一步优选在所述缠绕过程中，由气缸驱动尼龙压线装置将半成品异型钢丝压在所述异型钢丝拉拔卷筒的非金属外层，相较于现有技术采用弹簧驱动压线装置操作而言，具有可靠性好，压力稳定的优势。
优选地，所述缠绕的圈数为3～5圈，例如可以是3圈、4圈或5圈。
优选地，所述异型钢丝拉拔卷筒卷筒的使用形式包括侧卧式或横卧式中的任意一种。
作为本发明优选的技术方案，所述使用方法包括：
钢丝从放卷装置进入加工装置加工成横截面形状为非圆形的半成品异型钢丝后，由气缸驱动尼龙压线装置将半成品异型钢丝压在所述异型钢丝拉拔卷筒的非金属外层，缠绕3～5圈后得到的异型钢丝，经分线装置进入收卷装置。所述异型钢丝拉拔卷筒由转动轴驱动进行转动。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的异型钢丝拉拔卷筒是由金属与非金属材料复合而成，大大减少了异型钢丝在生产过程中产生的表面擦痕，提高了产品的成品率，延长了产品的使用寿命；产品的成品率可达77％以上，在较优条件下可达93％以上；
(2)本发明提供的异型钢丝拉拔卷筒的使用方法简单，无需对现有的异型钢丝加工设备进行改进，生产成本低。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的异型钢丝拉拔卷筒的俯视图。
图2是本发明提供的异型钢丝拉拔卷筒的使用装置图。
图中：1-钢材料内层；2-耐磨尼龙66材料外层；3-减重孔；4-钢固定装置；5-转动轴孔；6-放卷装置；7-加工装置；8-分线装置；9-异型钢丝拉拔卷筒；10-压线装置；11-收卷装置。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
实施例1
本实施例提供一种异型钢丝拉拔卷筒，所述异型钢丝拉拔卷筒包括钢材料内层1和耐磨尼龙66材料外层2，其中钢材料内层1的直径为70mm，耐磨尼龙66材料外层2的厚度为5mm。所述异型钢丝拉拔卷筒还包括4个钢固定装置4；所述钢固定装置4包括第一固定件和第二固定件；所述第一固定件设置在耐磨尼龙66材料外层2的外壁顶部；所述第二固定件设置在钢材料内层1与耐磨尼龙66材料外层2相对应位置的内壁顶部。所述异型钢丝拉拔卷筒的圆心处设置有转动轴孔5；所述异型钢丝拉拔卷筒内部设置有4个减重孔3，所述减重孔3的圆心在同一个圆周上。
本实施例还提供一种上述异型钢丝拉拔卷筒的使用方法，所述使用方法包括：
钢丝从放卷装置6进入加工装置7加工成横截面形状为矩形、尺寸为1.8×1.7mm、原料为高温合金的半成品异型钢丝后，由气缸驱动尼龙压线装置10将半成品异型钢丝压在所述异型钢丝拉拔卷筒9的耐磨尼龙66材料外层，缠绕5圈后得到尺寸为1.48×1.56mm的异型钢丝，经分线装置8进入收卷装置11。所述异型钢丝拉拔卷筒的钢材料内层由转动轴驱动进行转动，转速为40r/min。
实施例2
本实施例提供一种异型钢丝拉拔卷筒，所述异型钢丝拉拔卷筒包括铁材料内层和耐磨尼龙1010材料外层，其中铁材料内层的直径为50mm，耐磨尼龙1010材料外层的厚度为0.1mm。所述异型钢丝拉拔卷筒还包括6个铁固定装置；所述铁固定装置包括第一固定件和第二固定件；所述第一固定件设置在耐磨尼龙1010材料外层的外壁顶部；所述第二固定件设置在铁材料内层与耐磨尼龙1010材料外层相对应位置的内壁顶部。所述异型钢丝拉拔卷筒的圆心处设置有转动轴孔；所述异型钢丝拉拔卷筒内部设置有6个减重孔，所述减重孔的圆心在同一个圆周上。
本实施例还提供一种上述异型钢丝拉拔卷筒的使用方法，所述使用方法包括：
钢丝从放卷装置6进入加工装置7加工成横截面形状为三角形、边长为2mm、原料为不锈钢的半成品异型钢丝通过拉拔模具后，由气缸驱动尼龙压线装置10将半成品异型钢丝压在所述异型钢丝拉拔卷筒9的耐磨尼龙1010材料外层，缠绕5圈后得到边长为1.6mm的异型钢丝，经分线装置8进入收卷装置11。所述异型钢丝拉拔卷筒的钢材料内层由转动轴驱动进行转动，转速为30r/min。
实施例3
本实施例提供一种异型钢丝拉拔卷筒，所述异型钢丝拉拔卷筒包括钢材料内层和耐磨尼龙66材料外层，其中钢材料内层的直径为80mm，耐磨尼龙66材料外层的厚度为50mm。所述异型钢丝拉拔卷筒还包括8个钢固定装置；所述钢固定装置包括第一固定件和第二固定件；所述第一固定件设置在耐磨尼龙66材料外层的外壁顶部；所述第二固定件设置在钢材料内层与耐磨尼龙66材料外层相对应位置的内壁顶部。所述异型钢丝拉拔卷筒的圆心处设置有转动轴孔；所述异型钢丝拉拔卷筒内部设置有4个减重孔，所述减重孔的圆心在同一个圆周上。
本实施例还提供一种上述异型钢丝拉拔卷筒的使用方法，所述使用方法包括：
钢丝从放卷装置6进入加工装置7加工成横截面形状为方形、边长为4mm、原料为碳钢的半成品异型钢丝通过拉拔模具后，由气缸驱动尼龙压线装置10将半成品异型钢丝压在所述异型钢丝拉拔卷筒9的耐磨尼龙66材料外层，缠绕5圈后得到边长为3.5mm的异型钢丝，经分线装置8进入收卷装置11。所述异型钢丝拉拔卷筒的钢材料内层由转动轴驱动进行转动，转速为30r/min。
实施例4
本实施例提供一种异型钢丝拉拔卷筒，所述异型钢丝拉拔卷筒仅设置2个钢固定装置，其余均与实施例1相同。
本实施例还提供一种上述异型钢丝拉拔卷筒的使用方法，所述使用方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种异型钢丝拉拔卷筒，所述异型钢丝拉拔卷筒除了将钢固定装置替换为铝固定装置外，其余均与实施例1相同。
本实施例还提供一种上述异型钢丝拉拔卷筒的使用方法，所述使用方法与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种异型钢丝拉拔卷筒，所述异型钢丝拉拔卷筒与实施例1相同。
本实施例还提供一种上述异型钢丝拉拔卷筒的使用方法，所述使用方法除了将气缸驱动尼龙压线装置替换为弹簧驱动尼龙压线装置外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供一种异型钢丝拉拔卷筒，所述异型钢丝拉拔卷筒除了将钢材料内层替换为铝材料内层外，其余均与实施例1相同。
本对比例还提供一种上述异型钢丝拉拔卷筒的使用方法，所述使用方法与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种异型钢丝拉拔卷筒，所述异型钢丝拉拔卷筒为表面喷涂碳化钨钢材料，其余均与实施例1相同。
本对比例还提供一种上述异型钢丝拉拔卷筒的使用方法，所述使用方法与实施例1相同。
根据以上实施例和对比例得到的异型钢丝表面擦痕情况，得到成品率数据，结果如表1所示。
表1
从表1可以看出：
(1)综合实施例1～6可以看出，本发明提供的异型钢丝拉拔卷筒使用方法简单，使用该异型钢丝拉拔卷筒制备得到的异型钢丝表面擦痕少，成品率可达77％以上，在较优条件下可达93％以上；
(2)综合实施例1与实施例4可以看出，实施例1中异型钢丝拉拔卷筒包括4个钢固定装置，相较于实施例4中异型钢丝拉拔卷筒仅设置2个钢固定装置而言，实施例1得到的异型钢丝的成品率为94％，而实施例4由于耐磨尼龙66材料外层与钢材料内层之间固定作用较差，导致在拉拔过程中对异型钢丝产生一定的擦痕，成品率降低为83％；由此表明，本发明中进一步限定所述金属固定装置的数量至少为4个，可以减少异型钢丝拉拔卷筒的金属内层和非金属外层之间相互滑动，减少异型钢丝表面擦痕，提高异型钢丝的成品率；
(3)综合实施例1与实施例5可以看出，实施例1中异型钢丝拉拔卷筒中设置钢固定装置，相较于实施例5中异型钢丝拉拔卷筒设置铝固定装置而言，实施例1得到的异型钢丝的成品率为94％，而实施例5由于铝固定装置的固定效果较差，导致异型钢丝的成品率为77％；由此表明，本发明进一步限定所述金属固定装置的材料包括钢和/或铁，可以提高异型钢丝的成品率；
(4)综合实施例1与实施例6可以看出，实施例1采用气缸驱动尼龙压线装置，相较于实施例6中采用弹簧驱动尼龙压线装置而言，实施例1得到的异型钢丝的成品率较实施例6高，主要原因是由气缸驱动尼龙压线装置具有可靠性好，压力稳定的优势；由此表明，本发明仅一步限定在所述缠绕过程中，由气缸驱动尼龙压线装置将半成品异型钢丝压在所述异型钢丝拉拔卷筒的非金属外层，可以减少异型钢丝表面擦痕，提高异型钢丝的成品率；
(5)综合实施例1与对比例1可以看出，实施例1异型钢丝拉拔卷筒为钢材料内层，相较于对比例1为铝材料内层而言，对比例1的成品率仅为70％，远小于实施例1的成品率；由此表明，本发明采用钢和/或铁作为金属内层，可大大减少异型钢丝表面擦痕，显著提高异型钢丝的成品率；
(6)综合实施例1与对比例2可以看出，实施例1异型钢丝拉拔卷筒为钢材料内层和耐磨尼龙66材料外层，相较于对比例2异型钢丝拉拔卷筒为表面喷涂碳化钨钢材料而言，对比例2的成品率仅为68％，远小于实施例1的成品率；由此表明，本发明采用金属内层和非金属外层复合的异型钢丝拉拔卷筒，可大大减少异型钢丝表面擦痕，显著提高异型钢丝的成品率。
综上所述，本发明提供的异型钢丝拉拔卷筒采用金属与非金属材料相复合的方式，解决了异型钢丝在生产过程中产生大量的表面擦痕的问题，大大提高成品率，延长了异型钢丝的使用寿命。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
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