拉丝模是做什么的？
通常指各种拉制金属线的模具，以及拉制光纤的拉丝模。所有拉伸模的中心都有一个特定形状的孔，如圆形、方形、八边形或其他特殊形状。当金属被拉过模孔时，它的尺寸变小，甚至形状也会改变。拔软金属(如金、银)时，钢模就够了，钢模上可以有很多不同直径的孔。一般来说，钢丝是用碳化钨笔尖拉出来的。这种模具的典型结构是一个圆柱形(或略呈锥形)的硬质合金型芯，紧密地嵌在一个圆形钢壳中。模芯内孔中有喇叭口半径、入口角和接近角。对于拉制铜、铝等有色金属线，经常使用类似钢丝模具的拉丝模，内孔形状有些不同。拉丝细丝可用于多晶模具(人造金刚石)和使用天然金刚石的拉丝模具。
秦始皇兵马俑中的一些士兵，他们的石甲上可以看到金属线，所以估计当时有人掌握了绘图技术。我们可以在明代书籍《天工吴凯》中看到制针技术，其中就采用了拉丝模。
一、拉丝模的定义
通常指各种拉制金属线的模具，以及拉制光纤的拉丝模。所有拉伸模的中心都有一个特定形状的孔，如圆形、方形、八边形或其他特殊形状。当金属被拉过模孔时，它的尺寸变小，甚至形状也会改变。
二、拉丝模的种类
1，钢模——拉软金属(如金、银)时钢模就够了，钢模上可以有多个不同孔径的孔。
2.硬质合金模具——通常，硬质合金笔尖用于承载钢丝。这种模具的典型结构是圆柱形(或略呈锥形)硬质合金模芯紧密嵌在圆形钢壳内，模芯内孔有钟形半径、入口角和变形(工作)。
3.拉丝模——拉拔铜、铝等有色金属线，常用与拉丝模相似的拉丝模，内孔形状略有不同。
4.多晶拉丝模细线可用于多晶模具(人造金刚石)和使用天然金刚石的拉丝模。
三、拉丝模的使用
拉丝模应用广泛，如电子器件、雷达、电视、仪器仪表、航空航天中使用的高精度线材，以及常用的钨丝、钼丝、不锈钢丝、电线电缆丝和各种合金线，都是用金刚石拉丝模拉拔的。由于金刚石拉丝模由天然金刚石制成，因此具有极强的耐磨性和极长的使用寿命。
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拉丝模是各种金属线材生产企业(如电线电缆厂、钢丝厂、焊条焊丝厂)拉丝非常重要的消耗性模具。该拉丝模用途广泛，主要用于拉制棒、丝、线、管等线状难加工物体，适用于拉制钢、铜、钨、钼等金属及合金材料。由于拉丝模成本占拉拔成本的1/2以上，如何降低拉丝模成本，提高其使用寿命，是金属线材生产单位急需解决的问题。
为了提高生产竞争力，国外金属制品行业越来越重视拉丝模质量和制造工艺的改进。从延长拉丝模的使用寿命出发，对拉丝模的材料、结构、制造工艺、制造设备和检测仪器进行了系统研究，开发了新型复合拉丝模、拉丝模新材料、拉丝模表面涂层新技术和拉丝模新孔型设计方法，推动了世界拉丝模生产的发展。
中国是线材生产大国，产量居世界前列。20世纪80年代以来，我国拉丝模制造业发展迅速。随着拉丝模制造水平和生产技术的不断提高，我国拉丝模制造技术有了进一步的发展，特别是在拉丝模的材料和结构方面。但总的来说和国外还是有很大差距的。国外生产的拉丝模种类虽然和国内生产的差不多，但使用的材料和工艺流程更先进，拉丝模的加工精度、耐用度、耐磨性都比中国产品好。因此，加强模具制造管理，提高拉伸模质量水平，促进模具制造技术进步，是模具制造业的一项重要任务。？
2.拉丝模材料
经过几十年的发展，出现了许多新的拉伸模材料。拉丝模按材料种类可分为合金钢模、硬质合金模、天然金刚石模、聚晶金刚石模、CVD金刚石模和陶瓷模。近年来，新材料的发展极大地丰富了拉丝模的应用范围，提高了其使用寿命。
(1)合金钢模具是拉丝模的早期制造材料。制造合金钢模具的材料主要是碳素工具钢和合金工具钢。但是由于合金钢模具硬度和耐磨性差，使用寿命短，不能满足现代化生产的需要，所以合金钢模具很快被淘汰，目前的生产加工中几乎看不到合金钢模具。
(2)硬质合金模具由硬质合金制成。硬质合金属于钨钴合金，主要成分是碳化钨和钴。碳化钨是合金的“骨架”，主要起到坚硬耐磨的作用；钴是一种结合金属，也是合金韧性的来源。因此，与合金钢模具相比，硬质合金模具具有以下特点:耐磨性高、抛光性好、附着力低、摩擦系数低、能耗低、耐腐蚀性高。这些特点使硬质合金拉丝模具有广泛的加工适应性，成为当今使用最广泛的拉丝模模具。
(3)天然金刚石是碳的同素异形体，用它制作的模具具有硬度高、耐磨性好的特点。但天然金刚石脆性大，加工困难，一般用于制造直径在1.2 mm以下的拉丝模，加上天然金刚石价格昂贵，供不应求，天然金刚石模具并不是人们最终寻求的经济实用的拉丝模。
(4)聚晶金刚石是由精选的优质人造金刚石单晶和少量的硅、钛等结合剂，在高温高压下聚合而成。聚晶金刚石硬度高，耐磨性好。与其他材料相比，它有自己独特的优势:由于天然金刚石的各向异性，在拉丝过程中，当整个孔处于工作状态时，天然金刚石会在孔的某个位置优先磨损；另一方面，多晶金刚石是多晶和各向同性的，因此避免了模孔和非圆形模孔的不均匀磨损。与硬质合金相比，聚晶金刚石的抗拉强度只有普通硬质合金的70%，但比硬质合金硬250%，这使得聚晶金刚石模具比硬质合金模具更有优势。聚晶金刚石制成的拉丝模耐磨性好，内孔磨损均匀，抗冲击性强，拉丝效率高，价格比天然金刚石便宜很多。因此，聚晶金刚石模具目前广泛应用于拉丝行业。
(5)CVD(化学气相沉积)涂层拉丝模是一种新发展起来的技术，其主要方法是在硬质合金拉丝模上涂覆金刚石薄膜。金刚石膜是纯金刚石聚晶，既有单晶金刚石的光滑度和耐温性，又有聚晶金刚石耐磨、价格低廉的优点。用它代替稀有的天然金刚石制备拉丝模工具取得了良好的效果，它的广泛使用将给拉丝模行业带来新的活力。
(6)高性能陶瓷材料具有硬度高、耐磨性好、化学稳定性强、高温力学性能优异、不易与金属粘结等特点，可广泛应用于难加工材料的加工。
近三十年来，由于陶瓷材料制造过程中对原料纯度和晶粒尺寸的有效控制，发展了各种碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、晶须或少量金属的添加技术。以及采用各种增韧增强机制，大大提高了陶瓷材料的强度、韧性和抗冲击性能。
从国外的研究结果来看，陶瓷材料已经广泛应用于模具领域，在日本、美国、法国等国家已经有了很多专利。虽然陶瓷拉伸模在国内还没有得到广泛应用，但随着制造技术的不断提高，陶瓷将是一种很好的适用于拉伸行业的拉伸模材料。
陶瓷拉丝模在拉丝过程中不易粘附金属丝，有利于提高金属丝的表面性能，特别是在高温下拉制有色硬质材料(如W、Mo丝)。用陶瓷拉丝模拉拔有色金属，可以避免硬质合金拉丝模的缺陷，延长拉丝模的寿命，提高材料的表面质量。
各种拉丝模的材料各有特点。其中天然金刚石拉丝模最为昂贵，加工难度极大。同时，由于天然金刚石的各向异性，硬度在径向范围内变化很大，容易在某一方向产生剧烈磨损，所以天然金刚石模具只适合加工直径较小的线材。硬质合金模具硬度低，硬质合金模具拉拔的线材质量高，表面粗糙度低，但硬质合金模具耐磨性差，模具使用寿命短。聚晶金刚石模具的硬度仅次于天然金刚石。由于其各向同性的特性，不会造成单径向磨损增大的现象，但价格非常昂贵，加工难度大，制造成本高。CVD涂层拉丝模因其具有金刚石特性而具有良好的耐磨性，且拉丝的表面粗糙度低，但CVD涂层拉丝模的制造工艺复杂，加工困难，价格昂贵。涂层磨损后，模具会很快磨损，不仅加工质量难以保证，而且无法重复使用，只能报废。陶瓷材料比硬质合金具有更高的硬度和耐磨性，且制造成本低。它是介于金刚石和硬质合金之间的制作拉丝模的优良材料。但陶瓷材料由于韧性差、热震性差、加工困难，至今没有得到广泛应用。表2比较了各种拉丝模材料的优缺点。
表2几种拉丝模材料的优缺点比较
拉伸模材料-优缺点-应用范围
合金钢模具——容易制造——耐磨性差，寿命短——基本淘汰
天然金刚石-硬度高，耐磨性好-易碎，难加工-直径1.2mm以下的线模
硬质合金-抛光好，能耗低-耐磨性差，难加工-各种直径的线材
聚晶人造金刚石-硬度高，耐磨性好-加工困难，成本高-线材和线材小
CVD涂层材料-光洁度高，耐温性好-工艺复杂，加工困难-小丝和线。
陶瓷材料——耐磨、耐高温、耐腐蚀性好——热震、韧性差、加工困难——应用不广泛。
天然金刚石、聚晶金刚石和CVD涂层模具常用于拉丝小丝和丝。在拉拔小直径线材时，CVD涂层金刚石模具克服了天然金刚石模具的各向异性，同时具有优异的强度和硬度，最高拉拔产量和表面质量符合要求。试验表明，CVD涂层金刚石拉丝模寿命与天然金刚石拉丝模相当，产品合格率高，表面质量优于国产聚晶金刚石。因此，CVD涂层金刚石拉丝模是拉拔小直径钢丝的理想选择。
尽管拉丝模可用于加工各种金属和合金材料，如钢、铜、钨、钼等。，不同材质的拉丝模都有各自适用的加工范围，不同材质的拉丝模在加工同一根线材时，磨损形态和使用寿命有很大差异。因此，合理选择拉丝模材料是保证成功应用的关键。不同材质的拉丝模都有其相对合理的加工对象。拉拔的合理性主要是指拉丝模和线材的机械、物理、化学性能相互匹配，以获得最长的模具使用寿命。例如，拉拔相同直径的铜线时，聚晶金刚石模具的使用寿命是硬质合金模具的300 ~ 500倍，仅是镍丝的80 ~ 100倍，钼丝的50 ~ 80倍，拉拔碳钢时是硬质合金模具的20 ~ 60倍。由于国内对拉丝模与线材的匹配理论缺乏系统的研究，导致盲目选择和资源浪费。拉丝模的摩擦磨损非常复杂，一般分为损伤和摩擦磨损两大类。拉丝模的损伤可分为环形损伤、拉伸损伤、剪切损伤和支撑面损伤等。摩擦磨损可分为磨粒磨损、摩擦磨损、腐蚀磨损、磨粒磨损和细颗粒磨损。不同的工作条件(线材、拉丝模材料、润滑剂等。)使拉丝模的磨损有自己独特的过程。拉丝模磨损的关系本质上是相互关联的。拉丝模内部的情况可能非常微妙，一些因素可能同时起作用。它们的叠加非常复杂，很难理解。也许一个因素的作用会覆盖其他因素的作用，上述失效形式和摩擦磨损可能经常交织在一起，这就增加了分析拉丝模失效和磨损机理的难度。但一般来说，各种材质的拉丝模耐磨性由高到低的顺序是:金刚石拉丝模(不考虑天然金刚石的各向异性)-陶瓷拉丝模-硬质合金模-淘汰合金钢模。
通过对拉丝模材料的研究，拉丝模正在向高强度、高硬度、高耐磨性方向发展，各种符合要求的新材料层出不穷。拉丝模的耐磨性大大提高，磨损失效时间明显推迟，拉丝模寿命不断提高，加工精度也有一定程度的提高。拉拔的应用范围逐渐扩大，从粗到细可以加工各种规格的线材，出现了加工不规则线材的异形模具。？
3.拉伸模结构
近年来，随着改革开放的深入，发达国家制造的拉丝模及相应的模孔检测仪器陆续引入我国。通过对国外拉丝模孔型的分析，了解现代拉丝模的设计理念，为提高我国拉丝模的设计水平提供参考。
3.1拉丝模的内孔结构
根据工作性质，拉丝模芯的结构可分为五个部分:入口区、润滑区、工作区、定型区和出口区。拉丝模的内径轮廓非常重要，它决定了压缩线材所需的张力，并影响拉拔后线材中的残余应力。模芯各区域的作用是:入口区，方便穿线，防止钢丝从入口方向划伤拉丝模；润滑区，钢丝可以很容易地通过它进入润滑剂；工作区是模孔的主要部分，在这里进行钢丝的变形过程，即把原来的截面缩小到所需的截面尺寸。在拉伸圆锥形金属时，工作区域内金属体积所占据的空间是一个圆台，称为变形区。工作区的锥半角α(也叫模孔半角)主要用来确定拉拔力；定径区的作用是获得拉拔钢丝的准确尺寸；出线区用于防止钢丝表面因出线不均匀而被划伤。
3.2“直线”和“圆弧”模式讨论
随着拉丝速度的提高，拉丝模的使用寿命成为一个突出的问题。美国人T Maxwall和E G Kennth提出了一种新的拉伸模孔型理论，即适用于高速拉伸的“直线”理论。根据这一理论制造的拉丝模具有以下特点:
(1)入口区和润滑区的结合有减小润滑角的趋势，使润滑剂在进入工作区之前会处于一定的压力下，从而达到更好的润滑效果。
②入口区和工作区加长，建立更好的润滑压力，角度根据图纸材料和各道次压缩比进行优化。
③上浆区域必须平直，长度合理。
④所有零件的纵向线必须是直的。
近年来，国内拉丝行业对“直线型”和“圆弧型”拉丝模进行了广泛的讨论，其中工作区的形状和工作区与定径区交界处的形状争议较大。很多人对“线性”模型持肯定态度。但笔者认为，两种拉伸模都有各自的特点和适用场合，不加分析就下结论是必然的。
模芯工作区域为“弧形”，会使变形区金属流动更加曲折，导致附加剪切变形和超额变形功增加，进而增加拉拔应力(一般比“直”型模具高10 ~ 30%)。而“直线型”模具工作区轮廓线上所有点的斜率都是相同的，这样当我们确定工作区的最佳锥半角α时，就可以得出金属处于最小应力状态下；但由于“弧形”模具轮廓线上各点的曲率不同，不可能使整个工作区都有这样一个最佳的工作区锥半角α。从有利于金属流动和降低拉拔应力的角度出发，目前国外在道次压缩比为10 ~ 35%(大部分金属丝的变形量在此范围内)拉拔中粗规格金属丝时，一般采用“线性”工作区。
但当采用“弧形”工作区时，内孔金属的变形可以随着其加工硬化程度的增加而逐渐减小，内孔壁上的压力分布和磨损也相对均匀，因此“弧形”工作区具有良好的耐磨性。特别是当道次压缩比较小时(小于10%)，当工作区的圆锥半角α较小时，可以采用“弧形”工作区来获得足够长的变形区。此外，“弧形”工作区具有适应性强的特点，在道次压缩率较大(大于35%)或较小(小于10%)且拉拔钢丝时，仍应采用“弧形”模具。
3.3国内外拉丝模孔型比较
与国外产品相比，国产拉丝模毛坯有以下明显缺点:
①入射角小。由于拉丝过程中线材首先与模芯入口区接触，入口区锥角较小，不仅增加了线材与内孔的接触面积，增加了摩擦力，而且阻碍了润滑剂的引入，使拉丝过程中的润滑效果变差，严重影响模具的使用寿命。
而国外的拉丝模产品入口角增大，有效避免了线材与拉丝模之间的划伤，带入了更多的润滑剂，增强了润滑效果，减少了模芯的磨损。这一改变提高了线材的表面质量和拉丝模的使用寿命。②工作区域短。与同规格的国产拉丝模相比，国外拉丝模的工作面积一般要长得多。较长的工作面积有利于拉丝过程中摩擦力的减小和均匀分布，减少拉丝模内孔的磨损，提高模具寿命。更长更窄的工作区域可以减小线材与拉丝模之间的间隙，在大压力下迫使更多的润滑剂进入线材与内孔之间的中间，从而产生更好的润滑压力。通过内孔的线材温度更低，拉拔力减小，拉拔过程中金属流动更均匀，有利于提高拉拔速度和线材表面质量。此外，这种类型的工作空间设计还可以防止润滑剂从拉丝模的入口端流出。
但由于我国模具工作面积短，孔内有效使用面积小，不仅增加了摩擦力，加剧了磨损，而且浪费了原材料，增加了成本。
③上浆区域不明显。定径区是决定线材最终尺寸的最后一个环节，定径区短且不均匀将直接影响线材的最终质量。短的定径带容易造成产品尺寸超差，拉伸模很快就会磨损报废。明显而平直的定径区可生产出高精度、高表面质量的线材，有利于减少磨损，大大提高拉丝模的使用寿命。
从德国制造的拉丝模和湘钢制造的拉丝模的磨损曲线对比可知，两种拉丝模在相同的拉拔条件下工作:工件材料:65钢丝；绘图速度:3.64米/秒；拉丝润滑剂:肥皂粉；拉丝前表面涂装:硫酸酸洗、磷化、硼砂涂装。试验结果表明，拉丝模的结构对拉丝模的使用有很大影响。德国制造的拉丝模使用寿命是湘钢制造拉丝模的2.72倍。
以上对比分析证明，通过优化拉丝模内孔孔型，可以降低拉丝模的磨损率，延长拉丝模的使用寿命。因此，优化拉丝模道次，提高拉丝模制造精度，可以节约生产成本，大大提高生产效率，对我国线材行业的发展具有重要意义。