多模連續拉絲技術在各個企業之間的使用效能尚有較大差異，斷絲、縮絲、曲絲、色差等加工缺陷及引起的產品性能不穩定、模耗大、機頭利用率低等問題，在一些企業還比較嚴重，有待從理論上深化認識並在實踐中完善。同時，多模連續拉絲技術本身的進步沒有止境，還有進一步優化的前景。

強化原材料及生產過程的品質管理

具有全流程、規模生產的大中型鎢絲企業，在進一步穩定各中間製品品質，為鎢絲的多模連續拉絲創造更好的條件方面，仍需不懈的努力。在這些企業之外，我國現有改拉加工型的專業廠近百家，這些專業廠年產鎢絲總量達33億米以上，但在原材料(大部分為.39—0.43rAm)及生產過程的品質控制方面比較薄弱，許多廠家沒有必要的測控手段，因而在應用多模連續拉絲技術中存在較多問題。鑒此，這類企業尤其是以00.03mm以下細鎢絲為主導產品的廠家，以及生產特種鎢絲的廠家，應當配置高溫下垂試驗儀、裂紋探傷儀、抗拉強度試驗機、繞絲及螺旋加熱脆性試驗裝置等必要手段，有條件的廠家應盡可能從0.8一1.0nAn始拉，建立嚴格的過程檢測分級管理制度，從而為多模拉絲技術的有效應用提供保障。

高度重視拉絲模具的管理

成套配模技術和養護制度是多模拉絲技術的關鍵內容之一。

在制訂拉絲規範時，要合理地規定每一道拉拔後的絲徑(或絲重)允差範圍。但是，在這一許可的允差範圍內並不意味著可以隨意使用拉絲模。

目前，我國拉絲模專業生產廠家的工藝及管理方式尚不能做到模具的特性穩定一致，鎢絲廠經拉絲使用而反復修理後往往變得更為混亂。要適應多模拉絲的技術管理要求，必須特別重視修模能力的配備並加大模具儲用總量。

技術規範尚存不足設備仍需不斷改進

拉絲模序設計的重要原則之一是注重同設備塔輪速比的適配。但目前使用的多模拉絲機所謂“定型”設備的塔輪速比並不合理，例如電熱八模機型的塔輪速比(由裏向外)是：1.130/1.133/1.094/1.164/1.130/1.130/1.130

顯然，至少在第3至第3級塔輪的速比上存在缺陷，其他機型也存在類似不合理的情況。為此，模序設計和成套配模時應考慮這些實際情況，以保持拉絲過程中外力(拉力與反拉力)和運動(牽引與滑動)的相對均衡。

此外，現用多模拉絲機的溫區長度、加熱方式、模架位置、測溫系統設置、計長顯示、收放絲裝置、排絲精度和張力調節措施等方面，都存在需不斷優化、改進的地方。

應用多模連續拉絲技術並不一定要完全排斥單模拉絲形式。無滑動的單模拉絲機在拉制高表面品質的絲材方面，有著較大優越性，況且它機動靈活，同多模拉絲機結合使用，將有助於進一步提高設備的有效利用率。

研發新技術和新設備

前面曾經述及，目前許多企業工藝的制訂是適應特定機型或簡單套用，而不是設備的設計適配於工藝；配模設計採用的是傳統理論和方法。要研發多模拉絲新技術和新設備，就必須改變這種情況。

應當研究開發低滑動多模拉絲技術並研製相適應的設備。目前，在許多微金屬絲拉伸生產領域，國外已大量應用滑動拉伸新原理，採用低滑動或微滑動多模拉絲技術和設備，在降低滑動功率損耗、穩定絲材表面品質、減小拉絲塔輪磨損和提高出絲速度等方面，取得很好效果。這一先進技術值得鎢絲加工業借鑒。其基本做法是加大最後一道次的延伸係數與塔輪速比的比值，將滑動係數設定在1.1左右，其他道次的滑動係數均降低至1.0～1.01，這樣使得各級塔輪均保持有10%左右的均勻滑動率，不再出現很大的遞增性累積滑動。為適配該技術，需要在拉絲機模數(塔輪級數)的設置、塔輪的速比設計及傳動系統、整機結構等多方面創新。

應當研究開發多功能一體化的多模拉絲機及精品拉絲機。拉絲機的模數按不同企業的實際需求情況，可朝十模以上方向增加，必要時可採用多組塔輪型及雙層結構設計。發揮多模拉絲機的潛能，利用變形輪矯直原理或熱張力方法，使其具有絲材矯直功能，降低或重新分佈鎢絲的殘餘應力。開發多模拉伸一(分區控溫)一退火—矯直一成品複繞等功能一體化的拉絲機，將具有較好的實用價值。應當力戒近年間推崇粗糙簡陋型設備的傾向，專業設備廠應致力於更高水準地尋求社會合作，研發運轉精度高、工藝適應性強、可線上檢測(尤其是超高精度絲徑測量)、自動控制功能完善並穩定可靠的系列機型和精品設備。

加強潤滑技術研究

潤滑技術歷來是我國鎢絲加工業的薄弱環節。多模拉伸對潤滑劑的品質和使用管理提出了更高的要求。這一問題亟待有關生產、應用和科研單位攜手合作改進。

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一、垂熔制度

垂熔工藝對鎢條的物理、化學性能有著直接影響,應根據鎢粉的平均粒度和粒度分佈曲線,採用相應的升電流規範,以保證有害雜質和無效摻雜劑得以充分揮發和排除,使雜質降至許可要求範圍之內。在垂熔過程採用自動控制和慢速垂熔規範,如適當延長鎢坯的垂熔時間,也對提高鎢絲低溫延性有較好的作用。

此外,摻雜鎢絲的低溫延性與絲材晶粒度也有著密切關係。晶粒細、晶界多,在相同雜質含量的情況下,分佈在晶界上的雜質濃度相應較低,因此危害較小。相反,晶粒粗,晶界少。雜質於晶界上的分佈濃度較高且分佈不均,故危害較大。同時,晶粒較細,即單位體積內的晶粒數較多,在一定的變形量下,和粗晶粒相比,變形較為分散,從而使各晶粒之間及同一晶粒內的變形比較均勻,變形時的應力集中程度較低,且集中的應力也比較容易得到鬆馳,故能承受較大的變形量。總之,粗大的晶粒組織對鎢絲的低溫延性不利。而鎢絲斷面的晶粒度,又與原料鎢粉的平均粒度及粒度組成、垂熔條件、變形及退火參數的控制等密切相關。

二、變形過程中的“三度”

鎢材的加工為熱加工,人們習慣上將其旋鍛、拉伸過程中的加工速度、加熱溫度和變形程度簡稱為三度。由於旋鍛多為手工送料,拉伸速度也可人為調整,所以容易造成鎢絲延伸性很不均勻,旋鍛或拉伸速度過快也是出現局部缺陷的原因之一。因此,需嚴格按照絲材直徑合理控制加工速度。此外,還需分配和控制好各加工道次的變形量。

變形過程中的加熱溫度,對摻雜鎢絲的低溫延性也有著直接影響。若溫度過低,加工中除可能產生分層外,還會使鎢絲的表面纖維碎化。在繞絲過程中,碎化成一段一段的纖維之間形成微裂紋,這些微裂紋引起應力的高度集中,從而成為鎢絲的斷裂源。同時在拉伸過程中,還必須使絲材進模時和進模後保持一個相對穩定的溫差T。我廠的實際生產情況表明,在從d2.60mm→d1.52mm的加工工序中,最佳T值約為100℃,而從d1.27mm→d0.67mm的加工工序,其最佳T則約為200℃。

拉伸加工狀態的絲材,其晶粒的大小隨絲徑的減小而減小,甚至最小可達30nm。在拉伸狀態下,絲材的應變值及位元錯密度隨絲徑的減小而增大,深度溫加工的鎢絲位元錯密度可達到1012數量級,因此經深度溫加工的鎢絲具有較好的低溫延性。為此成品鎢絲退火點的選擇不宜靠成品規格太近,一般要求退火後須經過十道模具的拉制。

三、旋鍛過程中的再結晶退火處理

粗加工中,將鎢條旋鍛到一定程度時,要進行一次或兩次再結晶退火處理。採用傳統的垂熔退火方法,除夾頭部分達不到再結晶程度外,退火棒料的結晶還往往呈現出一頭粗一頭細,這對鎢絲的低溫延性有極大的影響;採用高頻退火,雖可克服上述缺點,但耗能大,效率低。目前我廠採用YHIGBT型中頻感應退火爐對鎢條進行中頻退火,替代傳統的垂熔退火和高頻退火。掌握好退火溫度與頻率參數的關係,通過中頻退火可使鎢棒的加熱溫度內外均勻,上下一致。對經中頻退火的鎢棒進行檢測,其橫斷面內外結晶均勻,品質穩定一致性好,極大地改善了鎢絲的低溫延性。同時與高頻退火相比,中頻退火可節電70%,效率提高一倍。

四、模具及石墨乳等影響因素

在旋鍛和拉絲時所用的旋鍛模和拉絲模,是使被加工的鎢棒材和絲材產生塑性變形的直接工具。模具的材質、結構、形狀及尺寸的正確選擇與設計,模具製造加工的品質、使用與維護的合理性,均直接影響到鎢棒、鎢杆及最終鎢絲的品質、成品率、生產效率和生產成本。

對旋鍛模的品質而言,材質選擇是基礎,結構設計是關鍵。旋鍛模的常用材料有高速工具鋼、鋼結硬質合金、硬質合金等。結構上,旋鍛模由進出料喇叭口和定徑區組成。定徑區的形狀近似橢圓柱形,其作用是準確控制被加工材料的形狀和尺寸,保證材料的表面品質。定徑區過短,錘痕明顯,表面不光,尺寸難保證;定徑區過長,使模壁和材料的接觸面增大,散熱快,降低變形溫度,最終影響鎢絲的低溫延性。在實際生產中,控制定徑區的長度為(0.5~2.5)d(d表示被加工材料的直徑)。定徑區的橢圓度用短軸與長軸之比表示,一般控制在0.8~0.9之間。橢圓度過大,鎢材與錘模的接觸面很小,易產生劈裂,且材料表面不光滑;橢圓度過小,鎢料表面易出現“耳子”或“啃料”,模具也容易開裂。

拉絲模是鎢絲生產中的重要工具,常用硬質合金、人造金剛石、金剛石等材料。拉絲模的孔形是否合理,不但影響模具的使用壽命和鎢絲的生產成本,而且對絲材的品質也有著極大影響。如壓縮錐角過大,鎢絲在拉伸過程中容易產生內裂紋,從而降低其低溫延性。多年的拉絲經驗證明,在摻雜鎢絲的拉制過程中,可根據絲材的斷面壓縮率,合理確定拉絲模的模角大小,其數值一般在10~15℃內變化。

石墨乳在加工過程中對鎢絲起潤滑和保護作用。據分析,正常拉絲情況下,約有70%的功用於克服模壁與絲材之間的摩擦阻力,若潤滑性能不好,所需的拉伸力加大,並且摩擦熱也相應增大,進出模溫差減小,易造成縮絲。同時,在高溫下,絲材表面若保護不好,容易產生氧化,這些都將引起鎢絲低溫延性的惡化。

綜上所述,摻雜鎢絲的低溫延性與原材料、工藝程序控制等密切相關,並直接影響鎢絲的繞制性能。除此之外還應看到,繞制中繞絲機的精度、絲盤和導嘴的粗糙程度等,也對鎢絲的繞制性能產生一定影響,如壓簧太硬或太緊,鎢絲排線不良,反拉力過大,以及操作不當,都將不利於摻雜鎢絲的繞制。

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一、原材料的純度

試驗表明,極高純度的鎢具有優異的室溫延性,即金屬鎢的本身並不脆。鎢絲之所以產生低溫脆性,主要是有害雜質元素的影響。因此,原材料的純度是影響鎢絲低溫延性的一個重要因素,這種影響有時甚至不能通過垂熔提純而得到消除。

已經證實,雜質元素鎳和鐵的存在,對鎢絲的低溫延性不利,如鐵的含量過高,甚至可使鎢絲的塑-脆性轉變溫度升高到700℃,實際上已無法進行加工。

間隙雜質氧、氮、碳被公認為是對鎢的低溫延性最有害的元素,隨著這些雜質元素含量的增加,鎢絲的塑-脆性轉變溫度急劇升高,繞制性能顯著變壞。其中,當氧含量達到30×10×-6時便以第二相的形式存在,可見氧在鎢中的溶解度極低;若氧含量增加至80×10×-6,則生成鎢的氧化物並沿晶界分佈,使鎢絲容易發生晶界斷裂。當氮含量達到30×10×-6時,將產生室溫硬化,且氮與鎢所生成氮化物也沿晶界分佈,於鎢絲的加工和繞制性能不利。元素碳極易在鎢坯生產和鎢絲加工中生成硬而脆的碳化物,造成脆性斷裂。

可見,某些金屬元素和間隙雜質的危害是不容忽視的。

目前,可通過多種化學提純方法有效降低原材料中的雜質含量,例如APT的反復結晶法,APT的硝酸處理法,鎢酸鈉溶液的離子交換法等等。但是,為了不致過高地增加鎢絲生產成本,目前在實際生產中,採用氨溶提純鎢酸去除雜質的方法比較適宜。

二、附加劑的作用

為了使鎢絲具有良好的高溫抗下垂性,通常在鎢中摻有一定量的矽、鋁、鉀。、然而對鎢的低溫延性而言,這三種摻雜元素均不直接起有益作用。因此,為了使摻雜鎢絲兼具良好的高溫抗下垂性和較好的低溫延性,除需在摻雜工藝中控制摻雜劑的添加量(如K2O≤0.45%;SiO2≤0.4%,Al2O3≤0.03%)外,常常還加入一些和間隙相雜質親和力較大的替代合金元素作為清潔劑,以達到使鎢基體中的間隙元素生成穩定的化合物,從而降低間隙元素對鎢室溫脆性有害影響的目的。現已發現,將微量的釕或鈷添加到鎢中均可改善鎢絲的低溫延性,這已在許多廠家的生產實踐中得到驗證。

我廠在三氧化鎢中摻雜矽、鋁、鉀時,再添加0.015%的鈦(以三氯化鈦溶液加入),制得一種含鈦的耐高溫鎢絲,其塑性和彎折性都很好。常規檢驗資料表明,含鈦摻雜鎢絲的繞制合格率比不含鈦摻雜鎢絲提高了25%,其室溫延伸率也由原2.70%提高到3.64%。

由此可見,添加微量的適當金屬元素作為附加劑,可使摻雜鎢絲的低溫延性得到有效改善。

三、絲材的表面狀況

加工過程中,鎢絲可能出現的表面缺陷達20餘種,可歸結為表面機械損傷和表面沾汙這兩大類,且都將對鎢絲的低溫延性造成不良影響,機械損傷,如微小的分層、裂紋、劈裂、凸起和凹坑等缺陷,最終可能形成應力集中點,從而使鎢絲的塑性降低。總結多年的生產實際情況,細鎢絲的延性下降,很大程度上就是因其表面品質不良所引起。表面沾汙,主要體現為鎢絲表面沾汙有某些有害金屬,如鎢鎳合金是一種硬脆性物質,當鎢絲表面沾汙有鎳時,在1100℃以上就有可能出現脆性;而當鎳-磷共存時,於800℃以上也會產生脆性。在進行繞制和折疊成形時,應力集中於鎢絲的脆性部分,即使應力很小,也可能產生斷裂。

為了消除加工過程模具(旋鍛模)引起的沾汙和加工過程中產生的表面缺陷,通常採用電解清洗法。一般將旋鍛至d8mm左右的鎢棒放入自製的電解清洗槽中,用濃度為28%的氫氧化鈉溶液進行電解清洗,繼續旋鍛至d4mm左右時,再進行一次電解清洗(兩次電解清洗總的金屬損失量控制在<3%範圍)。這樣可使絲材的表面狀況得到明顯改善,光潔度增加,從而減輕了鎢絲在繞制過程中應力集中的程度,使低溫延性大大提高。

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摻雜鎢絲生產工藝是:採用藍色氧化鎢摻雜、鎢粉酸洗工藝,B、D粉技術,等靜壓技術壓圓條、多模串打技術進行旋鍛加工等,這些工藝技術在我國也已經用得較普及了,不同的地方只是工藝參數的差異,這些即是B001牌號生產的基本技術。而B584牌號和B001牌號的不同之處主要有:

(1)對原材料的要求不同,B584對APT的晶形外貌、粒度分佈、雜質元素都有更加嚴格的要求。

(2)摻雜工藝不同,摻雜劑的用量也不一樣,這一點非常關鍵。

(3)鎢粉還原工藝不同,B584採用B、C、D三種鎢粉,其中:B、C粉採用二次還原工藝,對二氧化鎢有特別的要求。而B001牌號只用B、D粉。

(4)對鎢條試探批的加工、檢測要求不同等。

不同的生產廠家,各個牌號的生產加工工藝可能是不同的,但以上幾點仍然是構成各牌號鎢絲生產技術的若干基本原則。

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