[发明专利]梅花型冷拔扁钢的模具和工艺

说明书

本发明涉及一种钢材冷拉拔模具和冷拉拔工艺，特别是具有定型工作锥面与工作锥角的硬质合金冷拉拔模具，其变形区呈梅花型，有五个工作锥角和二十个工作锥面，用于将圆钢一次拉拔为成品扁钢，可提高道次变形率，减少拉拔道次，解决粘模、崩模等问题，降低生产成本，提高拔制效率。

目前，国内外金属拉拔机中所用的冷拔扁钢模具，均为锥形冷拔模，采用圆钢做坯料拔制扁钢时，坯料在模具中变形靠四个工作锥面和一个工作锥角导入和压缩，这样就限制了变形量的增加，因而需要多次更换不同形状及尺寸规格的模具，进行多道次拔制才能逐步拉拔为成品。对于宽高比数较大的冷拉扁钢传统工艺是先用热轧机轧成比冷拉扁钢大的尺寸，然后再经锥形模拉拔成品。如果用以上两种工艺生产，成本过高，生产效率太低。

本发明的目的是针对上述扁钢冷拔模具的缺点，对其进行改进，研制成梅花型冷拔扁钢模具，从而提高道次变形量，减少拉拔道次，改善了拉拔工艺，同时解决大变形量拉拔时容易产生的粘模、崩模等问题，可降低生产成本，提高拔制效率。

本发明在现有锥形冷拔模的基础上，增加了工作锥面与工作锥角，在模具入口端形成二十个工作锥面和五个工作锥角，其二十个锥面构成梅花型，称为梅花型冷拔模具。

下面结合附图详细介绍梅花型冷拔扁钢模具的结构和原理。

图1是梅花型冷拔扁钢模具的正视图;

图2是梅花型冷拔扁钢模具的剖视图;

图3是梅花型冷拔扁钢模具的B局部剖视图;

图4是整形模具的正视图;

图5是整形模具的剖视图;

图6是整形模具的B局部剖视图;

图7是冷轧机的孔型。

图2中α1是模具的梅花瓣面部工作锥角，其值为17～22度，α2为第一梅花瓣椭圆部分工作锥角，其值为10～12度，α3为第二梅花瓣椭圆部分工作锥角，其值为9～11度，α4为第三梅花瓣椭圆部分的工作锥角，其值为9～10度，模具入口锥角α6，其值为17～20度。图2中α5为梅花瓣根部工作锥角，其值为7～10度。

当圆断面坯料进入梅花型冷拔模的工作带时，首先形成由二十个工作锥面构成的二十面锥体，随后逐渐形成四个角部充挤良好的四面矩形锥体，然后即进入定型带，经过均整定型，形成成品扁钢。在该模具中五个工作锥角与二十个工作锥面的配合增大了由圆断面到扁钢矩形断面的变形量，并改变了金属在模具中的成型条件，断面压缩变形与长度延伸变形同时进行，以形成符合标准要求的冷拔扁钢。

实验结果表明，对于A3和45＃钢的圆钢在梅花形冷拔模中的最高道次变形率已达48%。比一般使用锥形模所允许的道次变形率提高2.1～3.8倍，以相同的优质圆钢坯料拔制相同规格的扁钢成品，拉拔道次由4～10道减少到一次成材，且一次成材的扁钢成品质量符合GB906～82的技术标准要求。由于各锥面的不同入口锥角结构有利于钢材变形时的润滑，解决了拔制时易发生角部粘模的问题。同时由于五锥角二十锥面的锥形结构改变了模具的受力状态，避免了因拔制变形率增大而产生的崩模现象。

对于要求宽高比数较大的扁钢，为了使成品扁钢表面质量和各项机械性能指标进一步提高，在使用梅花型冷拔模拔制扁钢的过程中，往往需要增加一道冷轧整形轧制，使用专门设计的冷轧整形辊和拉拔整形模进行冷拉拔。整形后的坯料断面是四边弓形凸边形，弓的高低由扁钢的尺寸大小决定，如宽高比为1∶3的冷拉扁钢需冷轧一次后再拉成成品，1∶1.5的只需用整形模拉一次后再拉成成品。关于整形后的坯料断面尺寸，由于冷拉拔扁钢规格品种繁多，其各自的断面尺寸也各不一样，可详见下面的实施例。

关于整形模具的结构如图4，图5所示，由入口锥角、工作带、定型带、出口带四部分组成，工作锥面为四个弓形工作面，均成双锥角梅花型整形冷拔模，其中入口工作锥角α9为15～20度，椭圆工作锥角α7为10～12度，角部锥角α8为8度，入口锥角α10为20～27度，也可视使用时的具体情况而定，定形带断面呈图示的凸边矩形。

整形模具与梅花型冷拔模具配合使用拉拔的成品扁钢，其表面质量和机械性能更好，严格符合国际的技术标准要求。本发明可用于以圆钢为坯料生产各种规格扁钢的冷拔机中。

本发明与现有锥形冷拉拔模具相比，可提高拔制效率2～5倍，降低生产成本2～3倍，提高道次最大变形率2.1～3.2倍，且表面质量、机械性能等检验项目均符合GB906～82，GB3078～82的相应技术要求。

下面是本发明的两个实施例：

实施例一，将45＃Φ28mm的优质碳素结构热轧圆钢冷拉拔成10×30mm的冷拉扁钢成品。其具体拉拔工艺为：