一种低弹性结构线及其制造方法与流程

本发明涉及一种用于橡胶(或塑料)骨架增强材料、或硬质材料切割用线锯的低弹性结构线及其制造方法。

背景技术：
目前，用于橡胶(或塑料)骨架增强材料，或硬质材料切割用线锯的金属丝多为直线型钢丝(直钢丝)。如果直钢丝与橡胶(或塑料)间化学粘合不良，钢丝极易在橡胶(或塑料)中松动，从而失去骨架增强作用。在线锯切割过程中，直钢丝携带切屑砂浆的能力有限，限制了切割速度进一步提高。在二个平面上弯曲的变形丝比直钢丝性能有所提高，但是由于单位长度金属丝在横截面上的投影面积仍然有限，性能提高也相对有限。虽然可将直钢丝进行螺旋形变形，使其具有了弹簧的特性，但金属丝的弹性延伸相当大，仍并不能满足部分产品低延伸的要求。

技术实现要素：
本发明目的在于提供一种低弹性结构线及其制造方法，克服现有产品的不足，具有比直金属丝更高的与橡胶(或塑料)材料的粘合力，同时保证整个零件(如橡胶带)的低松弛性；具有更好的携带砂浆磨料的能力，及抗切割张力波动的能力。为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种低弹性结构线，为在柱状空间范围内的立体弯曲的金属丝，所述柱状空间的横截面长度≤2mm，所述立体弯曲的金属丝的弹性延伸率＜2％。其中，用于制造所述低弹性结构线的金属丝的横截面为圆形、椭圆或多边形，优选的是两端呈圆弧形的矩形，该金属丝的横截面长度＜2mm，抗拉强度＞2200MPa，弹性延伸率＜1.8％。所述柱状空间的横截面形状为圆形、椭圆形或多边形。所述立体弯曲结构优选在一个单位长度内金属丝经过柱状空间横截面的4个象限。本发明的低弹性结构线具有立体弯曲结构，但并非在一个平面或多个平面上的弯曲，或螺旋形弯曲。本发明的低弹性结构线的制造方法，包括如下步骤：1)金属丝在小于金属丝屈服力Rp0.01的张力下通过至少有两对金属丝变形器组成的变形器组，控制金属丝弯曲量≤2.2mm，实现金属丝在柱状空间范围内的立体弯曲，且立体弯曲后的金属丝的弹性延伸率＜2.2％。2)弯曲后的金属丝在小于金属丝屈服力Rp0.2的张力下穿过矫直器的5～21个不在同一平面上的矫直轮，矫直轮直径为金属丝横截面长度尺寸的50～100倍。通过调节矫直器的压入量(压入量0.2～2.5mm)使金属丝在矫直器内被矫直轮挤压和扭转，将金属丝的弯曲控制在具有一定横截面形状及横截面长度≤2mm的柱状空间范围内，同时使金属丝的弯曲方向不规则，并通过挤压和扭转导致的金属塑性变形作用，将立体弯曲的金属丝的弹性延伸率降低到＜2％，最终得到本发明的低弹性结构线。本发明中，在步骤1)之前可预先利用拉丝模拉制出金属丝，所用拉丝模孔型可以是圆形、椭圆或多边形，横截面为椭圆或多边形的金属丝也可以通过辊压圆形横截面金属丝制得。进一步，步骤1)中所述金属丝变形器为齿轮式变形轮。步骤1)中金属丝弯曲量和空间弯曲路径首先运用空间解析几何设计，并根据设计的立体几何参数选择具有空间参数一致的变形器，在制造过程中，对于变形器组由两对相互垂直的齿轮式变形轮组组成，通过调整每对齿轮式变形轮组中啮合的上齿轮圆弧齿顶部和下齿轮圆弧齿槽底部之间的距离为0.18～1.35mm，进行调整金属丝的弯曲量≤2.2mm。本发明所述低弹性结构线的制造方法可以在拉丝机上进行拉丝时同步完成，也可以在金属丝进行单独收放线过程中完成。本发明的有益效果：1.本发明将金属丝加工成具有一定横截面形状及尺寸的柱状空间范围内的立体弯曲的金属丝，其中，柱状空间横截面的长度≤2mm，且立体 弯曲后的金属丝的弹性延伸率＜2％，即本发明的低弹性结构线的弹性延伸率＜2％，从而实现其作为橡胶(或塑料)骨架增强材料时，比直金属丝具有更高的与橡胶(或塑料)材料的粘合力，同时低弹性保证整个零件(如橡胶带)的低松弛性；2.本发明的低弹性结构线应用于硬质材料切割时，由于其具有立体弯曲结构，所以，具有更好的携带砂浆磨料的能力；同时本发明具有低弹性，这就使其具有很好的抗切割张力波动的能力；3.本发明优选的立体弯曲结构为在一个单位长度内金属丝经过柱状空间横截面的4个象限，即空间弯曲的金属丝在柱状空间横截面上的投影面积最大化。这样的空间弯曲结构使本发明具有最佳的携带切割砂浆、或锚固金刚砂颗粒、或锚固橡胶(或塑料)等的能力。附图说明图1为本发明实施例1的金属丝在经过变形器后、在进入矫直器之前单位长度内在柱状空间横截面(y-z面)上的投影意图；图2为本发明实施例1的金属丝在经过一组变形器后、在进入矫直器之前，紧接图1的下一个单位长度内在柱状空间横截面(y-z面)上的投影示意图；图3为本发明实施例齿轮式变形轮组中啮合的上齿轮圆弧齿顶部和下齿轮圆弧齿槽底部之间的距离示意图；图4为本发明实施例1的低弹性结构线在x-y-z空间内的空间结构示意图；图5为本发明实施例1的低弹性结构线在y-z平面上的投影示意图；图6为本发明实施例的制造工艺流程示意图。具体实施方式下面详细描述本发明的一种实施方法。本发明的实施方法以本发明的技术方案为前提进行实施，本发明的保护范围不仅限于下述实施方法。实施例1本实施例是对表面镀黄铜的高碳钢丝进行加工，高碳钢丝的横截面为 圆形，直径0.11mm，抗拉强度3600MPa，弹性延伸率1.2％，在水箱拉丝机上进行拉丝时同步加工完成，如图6所示。1)镀铜钢丝在水箱拉丝机1上进行冷拉，经过成品模2后拉制成直径0.11mm，抗拉强度3600MPa，弹性延伸率0.6％的直钢丝100。成品模2的拉拔压缩率为8％，因此，0.11mm的直钢丝100在成品模2后的张力为11N，小于高碳钢丝的屈服力Rp0.01(17N)。2)直钢丝100在11N张力下通过两对互相垂直的合金钢材质的变形齿轮3，其中，每个齿轮直径40mm，第一对齿轮具有32齿的圆弧型齿，第二对齿轮具有38齿的圆弧型齿，可得到在柱状空间范围内的立体弯曲的钢丝100’，其空间弯曲结构如图1和图2所示。通过调整啮合的上齿轮31圆弧齿301顶部和下齿轮32圆弧齿槽302底部之间的距离A为0.21mm，如图3所示，将钢丝100’空间弯曲在y-z面上投影的最大外径即金属丝弯曲量控制在0.15mm，且立体弯曲后的金属丝的弹性延伸率1.2％。3)步骤2)得到的具有空间弯曲结构的钢丝100’在拉丝机的牵引轮的内层部分5缠绕6圈，以获得足够的张力，且钢丝不会在牵引轮表面产生相对滑动。在缠绕6圈后，弯曲的钢丝100’进入矫直器4。矫直器4为上下两排矫直轮形式，上排矫直轮7个，下排矫直轮8个，矫直轮直径9mm。上下两排矫直轮各在两个互相平行的平面内，两平面间距0.08mm；钢丝100’经过矫直器4后在拉丝机牵引轮的外层部分6再缠绕6圈，然后经过过线轮7，进入到收线装置，得到结构线100”。由于牵引轮的外层部分6直径比内层部分5直径大0.6％，对钢丝100’产生了20N的张力，小于钢丝100’的屈服力Rp0.2(33N)。弯曲钢丝100’在20N张力下，通过调节矫直器的压入量至0.30mm，在矫直器4的挤压和扭转作用，将钢丝的在y-z面上的弯曲投影最大外径控制0.13mm，同时不规则了钢丝的弯曲方向，并将金属丝100”的弹性延伸率控制在0.4％。通过上述步骤，最终获得了在y-z面上投影均匀的最大外径为0.13mm、空间弯曲的镀铜钢丝结构线100”，低弹性结构线的柱状空间的横截面形状为圆形，立体弯曲结构在一个单位长度内金属丝经过柱状空间横截面的4个象限，其在x-y-z空间内的空间结构示意图及在y-z平面上的投影示意图分别如图4、图5所示。本实施例的结构线100”的弹性延伸 率为0.4％，属于低弹性结构线。本发明加工出的低弹性结构线用于树脂固结磨料线锯的芯线，和使用直钢丝制造的树脂固结磨料线锯相比，树脂固结磨料线锯的使用寿命增加了34％，可作为太阳能硅片切割用线锯。实施例2本实施例是对表面镀黄铜的高碳钢丝进行加工，高碳钢丝的横截面为圆形，直径1.15mm，抗拉强度2300MPa，弹性延伸率1.7％。(1)直钢丝100在319N张力下通过两对互相垂直的合金钢材质的变形齿轮3，其中，每个齿轮直径80mm，第一对齿轮具有40齿的圆弧型齿，第二对齿轮具有50齿的圆弧型齿，可得到在柱状空间范围内的立体弯曲的钢丝100’。通过调整啮合的上齿轮31圆弧齿301顶部和下齿轮32圆弧齿槽302底部之间的距离A为1.33mm，将钢丝100’空间弯曲在y-z面上投影的最长轴即金属丝弯曲量控制在2.17mm，且立体弯曲后的金属丝的弹性延伸率2.1％。(2)步骤2)得到的具有空间弯曲结构的钢丝100’在拉丝机的牵引轮的内层部分5缠绕9圈，以获得足够的张力，且钢丝不会在牵引轮表面产生相对滑动。在缠绕9圈后，弯曲的钢丝100’进入矫直器4。矫直器4为上下两排矫直轮形式，上排矫直轮10个，下排矫直轮11个，矫直轮直径75mm。上下两排矫直轮各在两个互相平行的平面内，两平面间距0.31mm；钢丝100’经过矫直器4后在拉丝机牵引轮的外层部分6再缠绕9圈，然后经过过线轮7，进入到收线装置，得到结构线100”。弯曲钢丝100’在319N张力下，通过调节矫直器的压入量至2.40mm，在矫直器4的挤压和扭转作用，将钢丝的在y-z面上的弯曲投影最长轴控制2.0mm，同时不规则了钢丝的弯曲方向，并将金属丝100”的弹性延伸率控制在1.9％，其柱状空间的横截面形状为椭圆形，立体弯曲结构在一个单位长度内金属丝经过柱状空间横截面的4个象限。本结构线可用于橡胶输送带内部加强金属材料，可大幅提高输送带载荷，并有良好抗冲击性能。