一种钢丝拉拔涂敷润滑剂装置的制作方法

本实用新型涉及钢丝拉拔技术领域，尤其是涉及一种钢丝拉拔涂敷润滑剂装置。

背景技术：

减径拉拔是指在外加拉力作用下，迫使金属胚料通过模孔，以获得相应形状与尺寸制品的塑性加工方法，示意图见说明图图1。减径拉拔在冶金金属制品行业的钢丝制品生产过程中是一种非常成熟、应用广泛的生产加工方式之一，它可以将圆形粗直径的钢丝通过减径拉拔加工成细直径的成品圆钢丝，用于各行各业的产品生产制造应用如弹簧、钢丝绳、桥梁缆索等等。

钢丝减径拉拔生产时，必须要进行表面预处理，即在被加工的钢丝表面涂敷上一层润滑剂，以保证在拉拔加工过程中，模具与钢丝之间被润滑剂层隔开，且该润滑剂能够随着钢丝的变形而变形，使钢丝和模具不因减径拉拔而造成金属(钢丝)与金属(模具)的直接接触产生金属粘连从而要么对钢丝基体的完整性造成破坏要么对模具造成损坏最终使拉拔过程失败。

目前的钢丝拉拔表面预处理主要由如下方式进行：第一步先对钢丝表面进行化学或物理方法进行以清除氧化铁皮为主的表面清洁处理，随后进行化学/物理方法进行预涂层生成可粘附润滑剂的载体层，最后在钢丝表面涂敷以硬脂酸金属盐为主的润滑剂完成表面预处理进行拉拔。化学表面清洁处理主要采用各种酸对钢丝表面氧化皮进行腐蚀溶解祛除，物理方法则采用机械弯曲、喷丸、喷砂、磨削等手段祛除氧化皮。生成载体层则一般采用石灰、硼砂、磷酸盐等非金属涂层。采用化学清洁处理的完整的表面清洁+预涂层+涂敷润滑剂工艺工序可生成质量较好的用于拉拔的钢丝表面涂层，但是化学清洁需要对废酸液进行环保处理，预涂层也有一定的环保污染问题。

为了应对目前日益严峻的环保问题，目前钢丝拉拔生产中采用了较环保清洁的预处理方法：物理祛氧化皮(机械弯曲剥壳、喷丸、砂轮/砂带磨削)+直接涂敷润滑涂层。物理祛氧化皮只产生固体氧化皮废弃物和造成粉尘类、噪音等污染，氧化皮本身可作为炼钢、氧化铁红涂料等的原料，噪音、粉尘则可通过降噪、粉尘抽风布袋过滤等物理手段消除降低，所以目前已成为应用较广的绿色清洁环保预处理方法，但是主要应用在低碳钢丝、非重要钢丝产品等产品领域，究其原因，主要是因为直接涂敷润滑剂涂层的效果较差，涂层与钢丝基体结合不牢，拉拔生产过程中会造成涂层被拉掉、覆盖不全从而造成钢丝拉拔质量问题。

为了解决直接涂敷效果差的问题，业界做了很多尝试，如申请号为201120125503.3的《一种高碳钢丝冷拉拔用压力模盒》实用新型专利，又如申请号为201520376011.X的《预应力钢绞线强制润滑拉丝压力模具》实用新型专利，还有其他一些类似专利，其中心结构、原理是采用两个或两个以上拉丝模具，前后串列布置，第二个模具是正常减径拉拔模具，即工作模具，第一个是压力模，辅助涂覆用；钢丝进入第一个模具，因该模具的尺寸比原料钢丝直径大0.50～0.80mm，钢丝因摩擦、震动作用或直接采用外加动力强制挤入等方式可以很容易的将润滑剂带入第一个模具模孔，在第一、第二模具之间的空腔由连接第一、二模具的外套构成封闭的空腔，即由第一模孔进入的润滑剂在封闭的空腔内集聚且越聚越多，最后形成一定的压力将润滑剂强制挤压进入第二个工作模具模孔，从而在钢丝表面形成完整的润滑剂膜层实现连续完整拉拔工作。当然该结构还有其他一些诸如冷却、封闭腔内压力调节、多余润滑剂排出等附属结构，但主体结构、原理不变。

压力模强制涂敷解决了一部分润滑涂层不连续、不均匀等问题，在生产实践中也得到了较大较成功的应用，但又带来了一些新的问题，如封闭模腔内的压力不好调节，忽大忽小，容易造成模具的损坏；模腔内较大的压力还可造成润滑剂的非正常升温而超过润滑剂使用温度造成润滑剂结焦失效；结焦失效润滑剂过多不能及时排出和清理就会又回到润滑剂涂敷效果不好的老路上等。这些新问题的产生既造成模具、润滑剂等损坏失效更换产生的直接成本提高，又因更换造成生产中断的生产效率降低产生间接成本提高和工人劳动强度提高。

综上所述，现有技术的共同缺点是钢丝减径拉拔前的表面预处理要么存在环保处理污染等问题，提高生产成本，要么存在表面预处理结果不理想造成直接间接成本的提高和钢丝产品质量的下降。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种钢丝拉拔涂敷润滑剂装置，解决现有钢丝拉拔直接涂覆使用效果差，产品性能不稳定的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钢丝拉拔涂敷润滑剂装置，包括用于填充润滑剂的固定模盒，所述固定模盒的两端分别设置有钢丝进料口和钢丝出料口，所述固定模盒内设置有涂覆模，涂覆模上设置有供钢丝穿过的涂覆孔，所述涂覆孔的孔径大于钢丝直径0.1～0.8mm，所述涂覆模上设置有带动涂覆模振动的超声波振动单元；所述涂覆模之后设置有拉拔模具。

进一步的，所述涂覆模为圆盘状结构，所述超声波振动单元包括均布在涂覆模外圆周上的一组超声波振动子。

优选的，所述超声波振动子均布有3个。

作为另一种方案，所述超声波振动单元包括设置在固定模盒内的涂覆模固定管，所述涂覆模固定设置在涂覆模固定管的端部；所述涂覆模固定管上设置有一组超声波换能片。

进一步的，所述超声波换能片沿涂覆模固定管的圆周方向均布有一圈且至少有2个。

优选的，所述超声波换能片至少设置有2圈，超声波换能片沿涂覆模固定管的圆周方向均匀分布且沿涂覆模固定管的轴向均布。

进一步的，所述涂覆模固定管上均布有一组纵向槽。

更进一步的，轴相邻两圈超声波换能片间及涂覆模固定管端部与超声波换能片间设置有凹形槽。

本实用新型的有益效果：本实用新型利用超声波振动子或超声波换能片带动涂覆模振动，使之相对与钢丝产生了径向方向上的20000Hz以上的高频振动，涂敷模和钢丝之间的润滑剂则在这种高频振动、挤压之下被撞击压覆在钢丝表面，并在随后钢丝的移动过程中带出涂敷模完成钢丝表面的强制润滑剂涂敷。利用超声波强制涂敷润滑剂还在于超声波对涂敷模与钢丝之间的润滑剂会有热效应产生，可起到加热软化作用，并使之更好地和钢丝结合从而涂覆在钢丝表面。本实用新型先通过涂覆模涂覆润滑剂，再通过拉拔模具拉拔，有别于其他压力模专利中钢丝通过第一模具仅仅是将润滑剂带入压力模腔并将之挤入第二块模具且在第二块模具处才产生润滑剂到钢丝表面的涂敷，即减径拉拔的同时生成涂层，本实用新型涂覆和拉拔分步进行，能够减小对设备的强度要求，提高设备的使用寿命。本实用新型涂覆条件温和，模腔不需要采用封闭结构，反应温度不高，不会对设备和钢丝造成损伤，成本低，涂覆效果好。

以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型采用超声波振动子的剖视图。

图2为本实用新型中涂覆模采用超声波振动子的侧视图。

图3为本实用新型采用超声波换能片的剖视图。

图4为图3中A-A’的剖视图。

图5为本实用新型超声波转动子同相位振动的振动频率示意图。

图6为本实用新型超声波转动子循环振动的振动频率示意图。

图7为本实用新型中涂覆模固定管的轴侧视图。

具体实施方式

实施例1：一种钢丝拉拔涂敷润滑剂装置，如图1、图2所示，沿钢丝拉拔前进方向依次设置有物理祛氧化皮装置(图中未表述)，涂覆模2，拉拔模具3。还设置有用于填充润滑剂10的固定模盒1，所述固定模盒1的两端分别设置有钢丝进料口101和钢丝出料口102，所述涂覆模2设置在固定模盒1内且位于固定模盒1的中间位置处且为圆盘状结构，所述拉拔模具3紧靠固定模盒1的内侧壁设置。所述固定模盒1为非密闭结构，所述涂覆模2上设置有供钢丝穿过的涂覆孔201，所述涂覆孔201的孔径大于钢丝直径0.1～0.8mm，涂敷模具和原料钢丝的尺寸差的大小可决定最终涂覆厚度，因此，可以根据所需涂覆厚度来调整涂覆孔与钢丝直径的差值。

所述涂覆模2上设置有带动涂覆模2振动的超声波振动单元a，所述超声波振动单元a包括均布在涂覆模2外圆周上的至少2个超声波振动子4。优选采用3个超声波振动子4的结构。当钢丝因震动、搅拌等作用携带、粘带着润滑剂进入涂敷模腔时，超声波振动子的高频振动作用在涂敷模上，使之相对与钢丝产生了径向方向上的15000Hz以上的高频振动，涂敷模和钢丝之间的润滑剂则在这种高频振动、挤压之下被撞击压覆在钢丝表面，并在随后钢丝的移动过程中带出涂敷模完成钢丝表面的强制润滑剂涂敷。利用超声波强制涂敷润滑剂还在于超声波对涂敷模与钢丝之间的润滑剂会有热效应产生，可起到加热软化作用，并使之更好地和钢丝结合从而涂覆在钢丝表面。

本装置可通过调节涂敷模工作带长度、涂敷模模孔直径与钢丝直径差、振子振动频率、拉拔速度来调节涂敷润滑剂层的厚度和效果。经优选，涂敷模工作带长度在1～5mm之间，涂敷模模孔直径差0.1～0.8mm，超生振子振动频率15～50kHz，拉拔速度一般按拉丝机正常速度即可。以上数据是优选结果，但并不限于该数据范围。所述超声振动子，并不限于采用市售超声波振动子组装制作，也可设计特殊的一体式结构的振动子装置，只要能将超声波产生的高频振动转化为涂敷模与钢丝之间的相对振动、撞击并使涂敷模钢丝之间的润滑剂产生粘附与钢丝表面上的结果即可。

实施例2：

一种钢丝拉拔涂敷润滑剂装置，如图3、图4、图7所示，沿钢丝拉拔前进方向依次设置有物理祛氧化皮装置(图中未表述)，涂覆模2，拉拔模具3。还设置有用于填充润滑剂的固定模盒1，所述固定模盒1的两端分别设置有钢丝进料口101和钢丝出料口102，所述涂覆模2设置在固定模盒1内且位于固定模盒1的中间位置处且为圆盘状结构，所述拉拔模具3紧靠固定模盒1的外侧壁设置。

所述涂覆模2上设置有带动涂覆模2振动的超声波振动单元a，所述超声波振动单元a包括设置在固定模盒1内的涂覆模固定管5，所述涂覆模2固定设置在涂覆模固定管5的端部，所述涂覆模固定管5上设置有一组超声波换能片6。所述超声波换能片6沿涂覆模固定管5的圆周方向均布有一圈且至少有2个，优选使用3个。所述涂覆模固定管5上沿圆周方向均布有一组纵向槽7，所述纵向槽7能够增加空心杆的振动柔性。

实施例3：

一种钢丝拉拔涂敷润滑剂装置，如图3、图4、图7所示，所述超声波换能片6至少设置有2圈，超声波换能片6沿涂覆模固定管5的圆周方向均匀分布且沿涂覆模固定管5的轴向均布。相邻两圈超声波换能片6间及涂覆模固定管5端部与超声波换能片6间设置有凹形槽8，凹形槽8沿覆模固定管5的圆周方向设置，可增加涂覆模固定管5的振动柔性。其他同实施例2。

实施例4：

采用实施例1至3任意一种钢丝拉拔涂敷润滑剂装置而获得的一种钢丝拉拔预处理方法，包括物理祛氧化皮，在钢丝9物理祛氧化皮后输入钢丝拉拔涂敷润滑剂装置内进行超声波涂覆润滑剂，然后通过拉拔模具进行拉拔。物理祛氧化皮包括机械弯曲剥壳、喷丸、砂轮/砂带磨削等方法。

作用于涂覆模的超声波振动子的振动优选通过超声电源使振子产生循环振动，如图6所示；循环振动指振子按顺序依次向内挤压和向外放松并循环；循环振动由于每次同一时间只有一个振子产生一次完整的挤压和放松，相当于有几个振子整个综合挤压频率就降低了几倍，电源功率小，电源控制电路复杂成本高。也可采用同相位振动，如图5所示，即在个振子同时向内振动和放松的情况，这具有超声电源简单成本低，且由于多个振子本身的非完全相同性产生的频率漂移和不对称，使涂覆模产生复杂非均匀的径向圆周振动。同相位振动中，超声波的热效应大于振动挤压效应；循环振动，超声波的热效应小于振动挤压效应。

超声振动强制涂敷的理论原理还在于：假设涂敷模的工作带长度为3mm，超生振动频率为30kHz，采用循环振动电源和3个振子的涂敷结构，钢丝拉拔速度为3m/s，则钢丝在通过涂敷模工作带时某一固定方向上会受到：

撞击次数＝频率*通过时间/振子数

＝30kHz*(3mm/3(m/s))/3

＝30*1000*(3/3/1000)/3

＝10(次)

实际钢丝在通过涂敷模工作带时在钢丝圆周方向上均匀受到10X3即30次的撞击挤压，而这些撞击挤压发生在3mm/3(m/s)＝0.001秒内，也就是说钢丝通过涂敷模时可在短时间内给以钢丝表面高频的撞击挤压。

此处钢丝拉拔速度是进线速度，一般比较低，常用在1.5m/s及以下，很少超过2m/s。故实际撞击次数大于上述计算次数。由于钢丝表面较涂敷模(抛光处理)工作带的粗糙度大的多，且钢丝相对于涂敷模有轴向向前的运动(钢丝拉拔)，连续高频的涂敷模对钢丝表面的撞击会使涂敷模和钢丝之间的润滑剂被击打粘附在钢丝上。高频、高强度撞击和超声波的辐射还具有加热、软化润滑剂的作用，进一步提高了润滑剂在钢丝表面的附着。

采用超声波换能片的原理与超声波振动子的相同。通过超声波振子或换能片的振动使涂覆模产生相对于钢丝径向方向上的振动位移，通过振动挤压涂覆模和钢丝之间的润滑剂强制使润滑剂粘附、附着在钢丝表面，形成利于钢丝拉拔塑性变形的润滑涂层，改善由于清洁环保生产而不使用化学物理方法如石灰、硼化、磷化等产生的过渡层造成的钢丝表面润滑剂不好附着的现象，提高钢丝拉拔质量，使同时达到清洁环保和高质量生产的要求。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述。显然，本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。