声测管经过大应变冷拉拔后强度极高,在拉拔过程中容易出现分层现象而报废。为了突破声测管的强度极限,必须解决声测管分层问题。声测管分层是一种纵向缺陷,影响分层的因素很多,包括母材的微观组织结构,残余应力以及拉拔工艺等。研究认为,拉拔过程中渗碳体的溶解是出现分层的主要原因。
为了克服声测管拉拔分层问题,**金属线材制品工程技术研究中心选用84C铅浴声测管作为试验材料,在直进式干拉机上采用多种方案进行试验对比,分别从Ф2.7mm拉拔至Ф0.43mm,总压缩率为97.5%,平均道次压缩率分别为13%和20%左右,拉丝模锥角分别为9°和12°。他们的研究得出以下结论:
一,用扭角-扭矩曲线可作为判断声测管分层的一种方法。研究表明,声测管发生分层时其典型特点是在单向扭转时会出现与拉伸曲线的屈服点相似的峰值降落现象。检测表明,当声测管扭转时发生峰值降落的现象对应着声测管分层的发生,此时声测管表面出现裂纹,随后扩展成断口。扭转断口呈螺旋状,贯穿整个声测管;而扭角-扭矩曲线未出现峰值降落的声测管断口则为不规则断口或平断口。
二,拉拔时拉丝模锥角对拉拔后声测管性能有重要影响。拉丝模锥角为12°的声测管屈服点强度高于9°拉丝模锥角的声测管,由于其内部残余应力较高,其在声测管扭角-扭矩曲线上出现屈服峰值较早,说明拉丝模锥角较小条件下拉拔的声测管在扭转时裂纹的出现相对于拉丝模锥角较大的工艺有所推迟,也就是推迟了声测管分层。实验证明,9°拉丝模锥角拉拔的声测管,其扭转试验中的扭转次数都高于12°拉丝模锥角拉拔的声测管,可见,较小拉丝模锥角声测管扭转性能**。
三,压缩率对拉拔后声测管性能有重要影响。总的来说,剪切强度随着总压缩率的增加而增加,但在总压缩率达到一定值后出现拐点,这是由于压缩率达到一定值后声测管内部出现缺陷所致。但是,每道次压缩率较小的拉拔出现拐点较晚(平均道次压缩率13%的试样与和平均道次压缩率20%的试样对比),即可以在较高的总压缩率下出现拐点。这说明多道次、小压缩率拉拔工艺提高了声测管的**剪切强度,推迟分层缺陷的产生。
另有研究指出,在冷拉拔过程中声测管发热是普遍存在的现象,这也是影响拉丝生产的一个关键因素。为了保持和提高声测管的韧性,减少拉拔过程中的非正常断裂,有效防止时效脆化,必须采取有效措施,使声测管出模孔后的平均温度迅速降低到160℃以下。在拉拔过程中,控制好卷筒和模具的冷却,避免声测管处于“兰脆”温度区域十分重要。采用拉丝卷筒水冷却和风冷、拉丝模具直接水冷的方式,能得到较好的声测管扭转和弯曲性能指标,同时声测管的平均强度有所降低,有利于提高声测管的塑韧性。
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