强迫润滑拉拔时压力管中润滑剂的压力

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1988.01.006 北京钢铁学院学报 第10卷第1期 Journal of Beijing University Vol,10 No.1 1988年1月 of Iron and Steel Technology Jan.1988 强迫润滑拉拔时压力管中润滑剂的压力 阮煦寰郑振中 刘万福李宏 (压力加工系) 葛进法汤再乎 (沙洲制丝绳厂) 摘 要 由压力管与工作模同心轴排列成模芯，在拉拔时，由于流体（润滑）动力作用， 运动的钢丝不断地將润滑剂带入，在压力管与工作棋相邻附近的口腔内形戒高压区， 因而实现强迫润滑拉拔，它比-一般润滑拉拔具有很多优点。高压区润滑剂压力很高， 是一般高压泵难以达到的，本文通过实验测定及理论分析证实高压区的形戒，存在及 其压力值的大小，并指出影响其压力倩的有关参数。 关键词：强迫润滑拉拔，压力笄，摸芯，高压区，强遍济 Pressure of Lubricant in Pressure Tube for Force Feed Lubrication in Wire Drawing Ruan Xuhuun Zhong Zhenzhong Li Wanfu Ge Jinfa Tang Zaiping Abstract An apparatus for wire drawing with force feed lubrication method was constructed.High pressure region was formed in the neighbourhood of join of the pressure tube and die. The force feed lubrication have many merit in comparison with 1986一11-12收稿 30

第 卷第 期 年 月 北 京 钢 铁 学 院 学 报 。 。 ， 强迫润滑拉拔时压力管中润滑剂的压力 阮 煦寰 郑振 中 刘万 福 李 宏 压力加 工系 葛进法 汤再乎 州 曰 沙 洲钢丝绳厂 摘 要 由压力管与工作模同心轴排列成模芯 ，在拉拔时 ，由于流体 润滑剂 动力作 用 ， 运动 的钢丝 不断 地将润 滑剂带入 ，在压力管与工作模相邻附近的 口 腔 内形成高 压区 ， 囚而实现强迫润 滑拉拔 。 它比 一般润 滑拉拔具有很多优点 。 高压区润 滑剂压力很高 ， 是一般高压泵难以 达到的 。 本文通过实验测定及理论分析证实高压 区 的形成 ，存在及 其压力值的大小 ， 并指 出影响其压力值的 有关参数 关键词 强 迫润 滑拉拔 ， 压 力管 ，模芯 ，高压区 ， 混迫 过滑 脚口 尸“ 万 ， 人一 刀 人 刀 之 人 夕 乙。 万 夕 ’ 夕 花 、 甲 上 、 ，且 汇 〔 ，丁 比 一 ’ 、 一 一 收稿 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1988．01．006

ordiriary lubrication.It is shown that high pressure region hae been existed in pressure tube,and that the pressure have been measured, and that the effect of parameters on pressure of lubrication have been described。 This paper by studying an experiment and theory for wire drawing with force feed lubrication is presented that high pressure region is existes in pressure Lube,and describes the parameters of having an effect on pressure valu of lubricant. Key words:force feed lubrication in wire drawing,pressure tube, mould core,high pressure region,force feed lubrication 前 言 强迫润滑拉拔是一种在拉拔中实现流体动力润滑的拉拔新工艺，它可以强化拉拔过 程（提高拉拔速度和压缩率)，比一般润滑拉拔具有明显的优点1,3)。在国外已有研究 和应用。我国关于此工艺的研究和应用还甚少，其形成机理等理论作也尚未开展。卧 此，深入研究，揭示其形成机理，推广应用，将对我国拉拔生产的改进具有较大的意 义。 ；实验装置及其条件 1.1强道润滑拉拔实验装置 如图1所示 图1强迫洞滑拉拔实验装置 】一导线模 2一外览盒 3一压棍4一压紧螺母 5一内模盒6一密封垫 7一压力管 8-密封箜国9一工作模10一垫111一压力传感器12一热2 Pig.1 Experimental device of force feed lubrication in wire drawing 31

三 ， ， 人 ， 习 通 二 七注 ， · 。 卜 了 一 ， ， ， ， 前 吉‘ 强 迫润滑拉拔 是 一种在 拉拔 中实现流体动 力润 滑 的 拉拔 新工艺 。 它可以 强 化拉拔 过 程 提高 拉拔 速度 和 压缩 率 ， 比一般润 滑拉拔 具 有 明 显 的优 点〔 卜 〕 。 在 国外 已有 研 究 和应用 。 我 国关 于 此 工艺 的研究 和 应 用还 甚少 ， 其形 成 机理 等理 论 工 作 一 也尚未开 展 。 因 此 ， 深 入研究 ， 揭示 其形 成机理 ， 推广应用 ， 将对 我 国拉拔生 产 的改进 具有 较 大 的 意 义 。 飞 实验装置及其条件 。 强迫 润滑拉拔 实验装置 如 图 所示 图 强迫润 滑拉拔实验装置 一导线模 一外漠盒 一压辊 迄一压 紧螺母 一 内模 盒 一密封垫 一 压力管 一密封垫圈 一工作摸 一垫 一压力传感 器 封 一垫 已 丫 口

压力管长L'分别为27、37、47、57mm,压力管内孔直径与拉拔钢丝直径间有一定 缝隙。为了改善干粉润滑剂附在钢丝表面的效果，在装置中没有压银，压力管前的压紧 螺母入口端内孔做成喇叭形，其圆弧锥角为30°左右，压力管与工作模之间采用特殊密 封，防止高压润滑剂泄漏。 1.2实验条件 拉拔模：硬质合金模，经研磨，拉拔角为 2c=14°， 润滑剂：硬质酸钡粉， 实验料：中4.25、65钢丝，经正火处理， 组织为正火索氏体。表面经盐酸酸洗、水洗、 涂石灰烘干处理； 测试仪器：(1)桥式传感器：用来测量 压力管中压力，(2)Y6D-ZG型电阻应变 仪及SC16光线示波记录仪；用以测量记录压 力管中润滑剂压力， 图2压力管中润滑剂压力测量装置简图 拔丝机：6/550拔丝机最后一连拔丝机， 1一内棋盒2一外模盒3一压力管 转速n=400r/min,速比=8。 4一测量杠杆5一桥式传感器 1.3压力管中润滑剂压力测量装置 6一密封钢球7一砝码 如图2所示。 Fig.2 Sketch of metering device for pressure lubricant in pressure tubo 2 压力管中润滑剂压力测量方法 在与工作模相接之压力管上，钻一直径为d=2mm的小孔。此孔与压力管内孔相 通，若不堵塞小孔，钢丝穿过压力管及工作模进行拉拔。由于流体动力作用，润滑剂 必从压力管上小孔A处泄漏。如图3所示。为了堵塞压力管上的小孔，在其上放一直径 D为6mm的锅球。球的上部与桥式传感器相 接，传感器与Y6D-ZG型电阻应变仪和 SC16光线示波记录仪用屏闭导线相连，桥式 传感器固定在测量杠杆上，如图2所示。这 样压力管小孔受到钢球密封，并受到传感器和 测量杠杆自重加压。若进行拉丝实验，润滑剂 仍从小孔A泄漏，此时往测量杠杆上加砝码， 使钢球上增大压力密封小孔A,直至在拉丝时 润滑剂正好不再从小孔A泄漏时为止。开动光 阳3拉拔开始后，当压力管小孔没有密封时 线示波记录仪，记录桥式传感器所测示之压力 润滑剂从压力管小孔泄澜情况 值，如图4所示。根据对桥式压力传感器的标 Fig.3 Leaking state of lubricant when 定曲线，就可知密封钢球在压力管上小孔相接 drawing started and aperture not was scaled on the pressusre tube 面积所承受之压力p1,或记录润滑剂正好不再 32

、 压力管长， 分别为 、 、 、 ， 压 力管内孔直径与拉拔钢丝直径 间有一定 缝 隙 。 为 了改 善干粉润滑剂 附在钢丝 表面 的效果 ， 在装置 中没有压辊 ， 压 力管前 的压 紧 螺母入 口 端 内孔 做成喇叭 形 ， 其 圆弧锥 角为 “ 左右 压力管与 工 作模之 间采 用特 殊 密 封 ， 防止 高压润滑剂泄漏 。 实验条件 拉拔 模 硬 质 合金模 ， 经 研磨 ， 拉拔 角为 “ 润滑剂 硬 质酸 钡粉 实验料 小 、 钢丝 ， 经正火 处理 ， 组织为正火索 氏 体 。 表面经盐酸酸洗 、 水 洗 、 涂石灰烘干处理 测 试仪器 桥式传感 器 用 来测 量 压力管中压 力 一 型电 阻 应 变 仪及 光线示波记录仪 用 以测量记 录 压 力管 中润滑剂 压力多 拔 丝 机 拔 丝 机最 后一连 拔 丝 机 ， 转速， 二 ， 速 比‘ 二 。 压 力管中润滑剂压 力测 最装置 如 图 所示 。 世 沪 卜 谬 图 压 力管中润 滑剂压力测量 装置简图 一 内模盒 一外模 盒 一压 力管 一 测量杠杆 一桥式传感器 一密 封钢球 了一珐 码 也 【 二 卜。 压 力管中润滑剂压 力测量方法 在与工作模相接 之压力管上 ， 钻一直径为 的小 孔 。 此 孔与压 力管 内孔 相 通 ， 若不 堵塞小孔 ， 钢丝 穿过压 力管及 工 作模进 行 拉拔 。 由于流体动 力作用 ， 润 滑 剂 必从压 力管上 小 孔 处泄 漏 。 如 图 所示 。 为 了堵塞压力管上 的小 孔 ， 在其上 放一直径 刀为 的钢 球 。 球 的上部与桥 式传感 器 相 接 ， 传感 器 与 一 型 电 阻 应 变仪 和 光线 示波记 录仪 用 屏 闭导线 相连 ， 桥 式 传感器 固定在测 量杠 杆上 ， 如 图 所 示 。 这 样压 力管小孔受到钢 球密封 ， 并受到传感 器和 测量杠 杆 自重 加压 。 若进行 拉丝 实验 ， 润 滑剂 仍从 小 孔 泄 漏 ， 此 时往测量杠 杆上加 祛 码 ， 使钢 球上 增大 压 力密封小 孔 ， 直至 在拉丝时 润滑剂正好 不再从小 孔 泄 漏 时为 止 。 开动光 线示波 记录 仪 ， 记录 桥 式传感 器所 测 示之压 力 值 ， 如图 所 示 。 根 据对 桥式压 力传感 器 的标 定 曲线 ， 就可知密 封钢 球在压 力管上 小 孔 相接 面积所承受之压 力 ， 或 记录润滑剂正 好不再 图 拉拔开始后 ， 当压力管小孔没有密封时 润 滑剂从压力管小孔泄漏情况 卜 日 色

从小孔A泄漏时所加砝码的总重量N,利用平衡原理算出密封钢球表面与压力管上小孔 相接所承受的压力p:,从而求出压力管中润滑剂压力。 No.4 N0,3 NO.2 No.1 /Qscillogram of weight for meter lever and iransducer 15,08mm 4.92mm 4:79mm 4.98mm Zero No. No.3 No.2 N.1 图41参~4满压力管中润滑剂压力测定示被照像 Fig.4 Oscillogram of pressure of lubricant in 1~4# pressure tube 3实验结果及压力管中润滑剂压力 分别用上述两种方法所得的实验结果，如表1所示。 表1试 验 结果 Table1 Experimental results 压力管号压力管长砝码重 示波器光点位置 施加负荷力 测量参数 (mm) (N) (mm) No. L,四m N:kg A P P生 1 27 12 4.98 25.26 452 89.19.94 10.1869.9232.32 2 37 14.75 4.7929.88 534.985.79.94 10.1874.231.84 3 47 16.5 4.9232.82587.588.19.9410.1871.7631.78 57 19 5.03 37.02 662.791 9.9410.1869.0831.20 由示波图位移量，从桥式传感器标定值可知润滑剂施加密封钢球表面上的压力p: (如表1所示)，若求出压力管小孔与密封钢球的接触表面积S,则压力管内润滑剂压 强Q=P1/S。 S为-一球冠面积，其面积为S=2πRh。 式中 R一钢球半径(D=3mm)； h一钢球与压力管小孔相接球冠拱高。 A=R-√R2-（号)2=0,17mm,S=3,2mm2 故 1压力管内Q,=45,2=138.5N/mm2 3,2 33

从 小 孔月泄漏时所加祛码 的总重 量 ， 利用 平衡原理 算 出密封钢球表面与压 力 管 上 小 孔 相接所 承 受 的 压 力 ， 从而求 出压 力管中润滑剂压 力 。 。 口 弊 尽一 ，， 匕 裔 声 月 拼 瘾 拱 。 川 烹 二二理 一 舀 煞一 三 点 理犯 熏 八 伙 。 入 。 。 一 、 ，‘ ， 一 一」‘ 、 ” ’ 。 匕 一 ‘ 、 口 ‘ 工 图 公 誉 压力管中润 滑剂压力测定示 波照像 一盛 弓 为 实验结果及压 力管中润 滑剂压 力 分别用 上述两种方法所得 的实验结果 ， 如表 所 示 。 表 试 验 结 果 压力管号 压力管长 祛码重 示波器光点位置 施加负荷力 测量参数 ， ， 才 盆 汪 ， ， ， “ 气扭 ， 石 二 ， 。 。 。 。 一 。 。 。 。 。 一 。 。 。 。 。 。 。 。 一 即盯 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 工 弓一 啥厅‘ 由示波 图 位移量 ， 从桥式传感 器标定值 可知润 滑剂施加密封钢 球表 面上 的压 力 ， 如表 所示 ， 若求 出压 力管小孔与密封钢球的接触表面积 ， 则 压力 管内润滑剂压 强 二 夕 。 为一 球 冠面积 ， 其面积 为 二 瓦 一 ， 。 、 、 ， 。 ， 式中 刀一钢球 半径 一 ’ 一 共争 一钢球与压力 管小孔相接球 冠拱 高 。 。 。 ， 月 八 一 ‘ 托 “ 一 气 － 甲 二 ， 故 ‘ 压 力管 内 ， 二 丝， 搜 解 艺

2*压力管内Q2=53.49=163.97N/mm2 3.2 3*压力管内Q3=58.75=180.05N/mm2 3.2 4°压力管内Q4=66.27=203.098N/mm2 3.2 另一劂定方法计算：如图2和图5所示。 则m1=(x*y-a-。+d)1=83.21mm,同 2 2 m2=92.4mm; 73=89.39mmy m4=86.65nm 因为1=347.891m 则各压力管由子砝码施用密封钢登之力卫！， 分别为：(p1=V×1) 1=347.S3 p11=x1=471,2N 71 p12=V1×L=554,2N 抗2 p13=V,×1=610.4N m3 图5测量杠杆力平衔 Fig,5 Equilibrium of forces for p14=V4L=762,3N meter ierer 7?4 测量杠杆和桥式传感器自重（包括砝码盘重），也对密封钢球施加压力2，此力可 以从由示波图位移A2(如图4表1所示)测出。共各压力管测定时之p2值分别为： p21=89.1、p22=85.7、p23=88.1、D24=91N。 则各压力管中润滑河压力分别为 Q1=p11+p2L=171,62N/m2 Q2.12+p22=198.53iN/m2 Q3=P13tp23=223.59N/m2 S Q4=p1s+p4=261.74N/m2 两次两种方法所测之压力管中润滑剂压力虽有些差别，但确定了此强迫润滑之压 力管中润滑剂的最高压力为206一2651P。这是一般用高压泵难以达到的压力。 4压力管中润滑剂高压形成的理论解新1.2.) 把上述实验裴置筒化为如图G所示模型· 34

“ 压 力管 内口 二 。 。 “ 希 压 力管 内 。 一 。 尸一 匕一几︵ 斤一了口一尸 压力 管 内 ‘ 二 。 二 蛇 二 二 另一测 定 方 法 计算 如 图 和 图 所 示 。 则 ，二 二 劣 十 夕 一 一 二 ， 同牟不 翻 办一 干 一 伙 “ 。 因为 阴 二 。 选 皿 从 ‘ 二 示红 则 各压力 管由 于祛码施加密封钢 球 之 力 ，， 分别 为 夕 只 阴 卜 － 一一洲 ， 阴 。 二 盯了 二 。 爵万一 一 味葺尸千 － 月 、 王 又 从 二 牛 工 一 互生丫立 二 了 图 测量杠杆力平衡 ， 气 之 王 亡 ， 班 测量 杠 杆和桥式传感 器 自重 包括珐码盘重 ， 也对密 封钢球施加 压力 户 ，比力 可 以 从 由示波 图位移月 如 图 和表 所示 测 出 。 其 各压 力 管测定 时之夕 值 分 别 为 。 、 、 、 夕 。 则各压 力 管 中润 滑剂压 力 分别 为 ， 户 户 力 之 。 二 乡 夕 。 少 、 户 、 口 一︸︸ 两次两种方法 所测 之压 力管 中 闰滑剂 压 力 虽有 些 差 别 ， 但确 定 了此 弧 迫润 滑 之 压 力 管中润 滑剂 的最 高压 力为 一 。 这 是 一 般 用 高压泵难 以 达到 的压 力 。 压 力管中润 滑粼 高压 形成 的理论解祈 〔 ’ · · ‘ 把 上述 实验装置 简化 为 如 图 所示 模 叹