Introdução à estrutura das matrizes de trefilação de metal duro

As matrizes de trefilação são moldes usados para trefilar fios metálicos ou fibras ópticas. O metal é puxado através da matriz, reduzindo seu tamanho e moldando-o em fios de vários diâmetros. Quando o diâmetro do fio metálico é grande, geralmente é usada uma matriz cônica, enquanto uma matriz em forma de arco pode ser usada para fios de diâmetros menores. O orifício de uma matriz cônica geralmente é dividido em cinco regiões, conforme mostrado no diagrama. As funções e os formatos de cada região são os seguintes:

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1. Zona de entrada: O ângulo da zona de entrada é um parâmetro importante para matrizes de trefilação. Isso garante que o ponto de contato do fio que entra na matriz ocorra na mesma posição de altura dentro da zona de compressão da matriz e facilita a entrada do fio. A zona de entrada proporciona uma forma suave para que o fio passe para a zona de lubrificação e a zona de compressão, permitindo que o lubrificante alcance a superfície de trabalho da matriz.
2. Zona de lubrificação: A zona de lubrificação fornece o lubrificante para a área de trabalho. O comprimento e o ângulo de conicidade da zona de lubrificação variam de acordo com o tipo de lubrificante e o diâmetro do arame. Quando o lubrificante é um líquido viscoso, deve-se escolher um ângulo de conicidade maior para a zona de lubrificação a fim de garantir a entrada suave do lubrificante na zona de compressão e evitar o bloqueio em forma de cunha. Entretanto, se o ângulo de conicidade da zona de lubrificação for muito grande, será difícil gerar um efeito de pressão do fluido, o que afeta a eficácia da lubrificação.
3. Zona de compressão: A zona de compressão é onde o fio sofre deformação plástica e obtém a forma e o tamanho desejados. Há duas formas para a zona de compressão: cônica e em forma de arco. O principal parâmetro dimensional da zona de compressão cônica é o ângulo de compressão α. O tamanho do ângulo α, juntamente com a pressão aplicada ao orifício interno da matriz e seu padrão de distribuição, e as propriedades mecânicas do fio trefilado, desempenham um papel decisivo. Se o ângulo α for muito pequeno, a área de contato entre o tarugo e a parede da matriz aumentará, levando a uma maior resistência ao atrito. Se o ângulo α for muito grande, o metal na zona de deformação será submetido a uma flexão acentuada, resultando em maior deformação de cisalhamento adicional, o que leva ao aumento da força de tração e da deformação sem contato. Portanto, há uma faixa ideal para o ângulo α, dentro da qual a força de tração é minimizada.
4. Zona de dimensionamento: A finalidade da zona de calibragem é garantir que o fio obtenha uma forma e um tamanho estáveis e precisos. O diâmetro da zona de calibragem é determinado com base na tolerância permitida do arame e na deformação elástica que ocorre durante o processo de trefilação, considerando também a vida útil da matriz. Normalmente, a zona de dimensionamento é selecionada com um tamanho de tolerância negativo para o fio. Ao determinar o comprimento da zona de calibragem, os seguintes requisitos devem ser atendidos: resistência suficiente ao desgaste, consumo de energia durante a trefilação e minimização da possibilidade de quebra do fio. Se a zona de calibragem for muito curta, poderá causar trepidação do fio durante a trefilação e resultar em defeitos do tipo bambu. Ela também pode desgastar rapidamente o orifício interno da matriz, levando a desvios de tamanho. Se a zona de dimensionamento for muito longa, ela aumenta o consumo de energia durante a trefilação e reduz a vida útil da matriz.
5. Zona de saída: A finalidade da zona de saída é evitar que o metal seja arranhado ao sair do orifício da matriz e evitar o descolamento da borda traseira da zona de dimensionamento devido à tensão. O comprimento da zona de saída é geralmente considerado como (0,2~0,3)d, em que d representa o diâmetro do fio.