一種用于多線切割的異構(gòu)鋼線及其制造裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于多線切割的異構(gòu)鋼線及其制造裝置，異構(gòu)鋼線包括兩組或兩組以上的異構(gòu)部，每個(gè)異構(gòu)部均由卷曲部和扭曲部組成，卷曲部?jī)?nèi)的鋼線軸線在同一平面上，扭曲部?jī)?nèi)的鋼線軸線不共享任何平面；同一組異構(gòu)部的卷曲部的鋼線軸線在同一平面內(nèi)；對(duì)異構(gòu)鋼線施加5牛頓的外張力，則異構(gòu)鋼線的外包絡(luò)直徑D為異構(gòu)鋼線平均直徑d的1.01-1.35倍。通過異構(gòu)成型形成了較平面彎曲的結(jié)構(gòu)鋼線更加復(fù)雜的立體多維結(jié)構(gòu)，且因?yàn)楫悩?gòu)扭曲的存在以及在異構(gòu)過程中產(chǎn)生的形變強(qiáng)化同時(shí)帶來結(jié)構(gòu)保持能力提升，因此在同等鋸縫損失下切割性能較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)線進(jìn)一步提高。異構(gòu)鋼線在最大化切割效率提升潛力與最小化切割良率波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)之間達(dá)致了良好的均衡。
【專利說明】一種用于多線切割的異構(gòu)鋼線及其制造裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于多線切割的異構(gòu)鋼線及其制造裝置，該鋼線適用于多線切割晶體硅、碳化硅、藍(lán)寶石、水晶等硬質(zhì)材料。
【背景技術(shù)】
[0002]絕大多數(shù)情況下，多線切割是以高強(qiáng)度鋼線作為載體，由鋼線在高速運(yùn)動(dòng)中攜帶超硬磨料，通過磨料對(duì)高硬材料(如晶體硅，碳化硅，藍(lán)寶石，水晶等)進(jìn)行滾挖研磨以實(shí)現(xiàn)切割。該方式以切割效率高、切割鋸縫小、材料損失少、切割精度高、表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)前的主要生產(chǎn)方式。其中，鋼線作為攜帶磨料的載體，在切割過程中的穩(wěn)定性以及攜帶磨料的能力，對(duì)于切割效率及產(chǎn)品質(zhì)量均起到極其重要的作用。
[0003]目前廣泛使用的鋼線是表面光滑的圓形結(jié)構(gòu)，其突出優(yōu)點(diǎn)在于鋼線能夠在環(huán)繞其切割進(jìn)給的方向均勻攜帶磨料，從而帶來穩(wěn)定的切割表面質(zhì)量。通常情況下，可以通過增加鋼線的直徑增加鋼線的表面積，從而增強(qiáng)鋼線攜帶磨料的能力以提高切割效率，代價(jià)是由此會(huì)引起鋸縫的寬度增加，從而帶來切割過程中材料損失的增加。切割效率的提升亦可通過加大磨料的平均粒徑以及棱角尖銳度等方式實(shí)現(xiàn)。
[0004]幾乎在多線切割誕生的同時(shí)，追求提高鋼線(鋸線)的磨料攜帶能力的努力即已開始并且一直持續(xù)至今,典型地可分為三類:
[0005]第一類是試圖制造粗糙鋼線，通過增加鋼線表面的粗糙度增加鋼線的磨料攜帶能力。例如JP2007 196312提出了通過向鋼線表面噴射電解液的方式，造成鋼線表面產(chǎn)生凹凸；WO 9/12670則提出了微凹腔鋼線，軟表面鋼線，以及橫截面沿長(zhǎng)度方向變化的鋼線等概念；KR 2001 002689則描述了一種圓鋸線，通過壓刻的方式在該圓鋸線上形成凹腔。此類嘗試迄今尚未在多線切割領(lǐng)域獲得成功的工業(yè)化實(shí)施與應(yīng)用，核心原因在于磨料本身具備強(qiáng)大的磨損能力，經(jīng)過上述處理的鋼線表面，在進(jìn)入切割進(jìn)程中不久即會(huì)被磨光，使得經(jīng)過表面處理的鋼線與常規(guī)圓形表面光滑鋼線不再有任何區(qū)別。
[0006]第二類嘗試是以對(duì)鋼線進(jìn)行螺旋處理為基礎(chǔ)。例如，JP 2007 044841提出了一種基本為圓形的鋸線，具有圍繞鋸線的長(zhǎng)度方向成螺旋形延伸的扁平面，CN102380915A基本為上述概念的自然延展；US 2860862則提出對(duì)預(yù)先做成扁平形狀的鋸線施加兩次螺旋形變形:首先用短的捻距繞扁平鋸線的自身軸線加捻，然后用更長(zhǎng)的捻距以螺旋型對(duì)鋸線加捻。FR 750081也描述了采用圓形或多邊形橫截面的螺旋形鋸線。CN102205563A以及CN102765141A基本上均為前述思路的自然延展。JP4057666則描述了一種金屬鋸線，同樣是采用加捻的方式將直鋼絲先行變成螺旋型，之后再通過拉模進(jìn)行拉伸。迄今為止，上述努力在多線切割領(lǐng)域同樣未見成功的工業(yè)化實(shí)施與應(yīng)用，核心原因在于，鋼線的螺旋化無可避免地需要對(duì)鋼線進(jìn)行加捻，從而給鋼線帶來很高的扭轉(zhuǎn)內(nèi)應(yīng)力，且鋼線越長(zhǎng)，扭轉(zhuǎn)內(nèi)應(yīng)力越高，從而導(dǎo)致成品鋼線產(chǎn)生強(qiáng)烈的自我打卷傾向，無法實(shí)際應(yīng)用于多線切割，突出表現(xiàn)在很難完成均勻的長(zhǎng)距離卷繞收線，在切割線網(wǎng)上無法或很難布線，即使勉強(qiáng)用于短距離切害I]，也會(huì)因?yàn)殇摼€自身攜帶的高扭轉(zhuǎn)內(nèi)應(yīng)力造成線網(wǎng)無規(guī)律抖動(dòng)，導(dǎo)致無法接受的切割效果(突出體現(xiàn)為表面線痕與TTV不良)。
[0007]第三類嘗試，是通過對(duì)鋼線在一個(gè)或多個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行彎曲的方式，制造所謂的“結(jié)構(gòu)鋼線”。例如JP 2004 276207在描述了一種具有螺旋形的變形單線或絞線之外，還描述了上述單線或絞線被引導(dǎo)通過一對(duì)嵌齒輪，從而在單一平面內(nèi)形成Z字形的雙皺褶。在Z字形皺褶中，鋸線先在第一方向上彎曲，然后在第二方向上進(jìn)行第二次彎曲且與第一方向相反(反向彎曲)，然后再通過絞線并捻將較短長(zhǎng)度的Z字形皺褶被疊加到長(zhǎng)波螺旋形上。該種嘗試的明顯缺陷，在于絞線結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致鋸線的實(shí)用包絡(luò)外徑顯著加大，帶來難以接受的鋸縫加寬和相應(yīng)額外材料損失。
[0008]第三類嘗試中取得了一定應(yīng)用成功的，是安塞爾米塔爾公司通過中國(guó)專利CN100475398C公開的一種單絲型金屬鋸線，其在兩個(gè)或兩個(gè)以上的平面內(nèi)對(duì)鋼線進(jìn)行了彎曲，從而在一定程度增強(qiáng)了鋼線攜帶磨料的能力在一些特定應(yīng)用環(huán)境下能夠取得良好效果。其缺陷在于，該鋸線的彎曲以一個(gè)平面為主導(dǎo)，其他平面的彎曲在切割過程中會(huì)被逐漸轉(zhuǎn)向到該主導(dǎo)平面，最終形成基本上僅在一個(gè)平面內(nèi)變形的鋸線，從而導(dǎo)致切割良率波動(dòng)，同時(shí)由于該鋸線的結(jié)構(gòu)保持能力有限，在切割路徑較長(zhǎng)的情況下，切割線到達(dá)切割尾端時(shí)彎曲結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本或大部消失，導(dǎo)致切割尾端的良率較切割起始端的良率大幅下降。為嘗試解決上述缺陷，貝卡爾特公司通過CN102528940A提出了一種相當(dāng)于第二類(“螺旋鋼線”)與第三類(“結(jié)構(gòu)鋼線”)思路混合的產(chǎn)品概念，基本做法是在單一平面上利用嵌咬的齒輪(或其他變形裝置)對(duì)鋼線制成彎曲，通過對(duì)鋼線進(jìn)行加捻(環(huán)繞鋼線的軸線旋轉(zhuǎn)變形裝置所在平面，或保持變形裝置所在平面不動(dòng)但同步旋轉(zhuǎn)收、放線軸)，形成螺旋形鋼線，之后再對(duì)鋼線進(jìn)行退捻(與加捻方向反向旋轉(zhuǎn)變形裝置所在平面，或保持變形裝置所在平面不動(dòng)但反向同步旋轉(zhuǎn)收、放線軸)以部分或全部釋放掉由于加搶帶給鋼線的扭轉(zhuǎn)內(nèi)應(yīng)力。實(shí)施中發(fā)現(xiàn)，因?yàn)楸仨毜耐四?，?dǎo)致制成的鋼線無論在環(huán)繞軸線的各向均勻性上，還是在結(jié)構(gòu)保持能力方面，均未較CN100475398C提供的方法產(chǎn)生提高。CN102962901A及CN102310489A則均為在CN100475398C與CN102528940A概念上的自然延展，未見獨(dú)立技術(shù)貢獻(xiàn)。
[0009]隨著行業(yè)上持續(xù)不斷的降本增效努力，多線切割正越來越采用更長(zhǎng)的工件(硅棒等)，更細(xì)的切割鋼線(0.08mm-0.115mm)，導(dǎo)致切割路徑不斷加長(zhǎng)，進(jìn)一步局限了上述傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)線的適用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:提高鋼線在切割過程中攜帶磨料的能力，同時(shí)解決傳統(tǒng)平面卷曲的結(jié)構(gòu)鋼線因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)保持能力不強(qiáng)帶來切割尾部良率下滑風(fēng)險(xiǎn)的問題。
[0011]上述技術(shù)問題，尤其突出表現(xiàn)在對(duì)降低鋸縫要求較高，但切割對(duì)象同時(shí)又較長(zhǎng)的太陽能晶硅切片方面:隨著切割工藝水平的提高，目前絕大多數(shù)情況下，晶硅切片上采用的切割鋼線的直徑，已經(jīng)在0.09mm - 0.13mm之間，每刀生產(chǎn)硅片的量高于2300片，這種細(xì)線/高張力/長(zhǎng)程切割，對(duì)于平面彎曲的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)鋼線的結(jié)構(gòu)保持能力提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
[0012]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種用于多線切割的異構(gòu)鋼線，
[0013]I)平均直徑d在0.08mm- 0.15mm之間，以高碳鋼或高碳合金鋼為材質(zhì)；
[0014]2)包括兩組或兩組以上的異構(gòu)部，每個(gè)異構(gòu)部均由卷曲部和扭曲部組成，卷曲部?jī)?nèi)的鋼線軸線Z在同一平面上，扭曲部?jī)?nèi)的鋼線軸線Z不共享任何平面；同一組異構(gòu)部的卷曲部的鋼線軸線Z在同一平面內(nèi)；
[0015]3)對(duì)異構(gòu)鋼線施加5牛頓的外張力，則異構(gòu)鋼線的外包絡(luò)直徑D為異構(gòu)鋼線平均直徑d的1.01-1.35倍，所述外包絡(luò)直徑D可以通過輪廓投影儀觀測(cè)。
[0016]本實(shí)用新型涉及的異構(gòu)鋼線，應(yīng)用對(duì)象為對(duì)減小鋸縫損失要求較高的高硬材料的精密切割，因此采用自身平均直徑在0.08mm-0.15 mm之間的精密高碳鋼或高碳合金鋼線。與平面彎曲的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)鋼線相比，異構(gòu)鋼線在平面卷曲之外增加了不再共享任何平面的扭曲部，鋼線的立體結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，帶砂能力進(jìn)一步增強(qiáng)，同時(shí)因?yàn)榕で悩?gòu)的存在以及在異構(gòu)成型過程中的形變強(qiáng)化，也使異構(gòu)鋼線具備了較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)鋼線更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)保持能力。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)鋼線類似的是，增加異構(gòu)鋼線的外包絡(luò)直徑雖然能夠提高帶砂能力(體現(xiàn)為切割效率提升)，但在典型的細(xì)線/高張力/長(zhǎng)程切割組合下，過大的外包絡(luò)直徑也會(huì)導(dǎo)致異構(gòu)鋼線的結(jié)構(gòu)易于消失，帶來在切割過程中產(chǎn)生線痕及TTV不良等的風(fēng)險(xiǎn)增加(也即切害I]良率的穩(wěn)定性下降)，若選擇的異構(gòu)鋼線的外包絡(luò)直徑過小，則會(huì)帶來其與普通直鋼線比較帶砂能力的提高不夠顯著。為了更準(zhǔn)確地表征異構(gòu)線成品的形貌，對(duì)其測(cè)量時(shí)統(tǒng)一施加5牛頓的外部張力，以排除異構(gòu)鋼線在自然狀態(tài)下因?yàn)樽匀皇湛s傾向而帶來的測(cè)量噪音。大量的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，取決于異構(gòu)線制造過程中的工藝、設(shè)備和原材料狀況，以及客戶端的切割環(huán)境、工藝與設(shè)備情況，在前述測(cè)量條件下，異構(gòu)鋼線的外包絡(luò)直徑大小D有相當(dāng)?shù)倪x擇空間，但一般限于異構(gòu)鋼線平均直徑d的1.01-1.35倍之間。
[0017]在太陽能晶硅切片上的批量實(shí)用認(rèn)證表明，對(duì)于目前占主流地位的以PV800，MB264，MB271等機(jī)型為主，切割棒長(zhǎng)在800mm-1000mm之間的多晶硅片制造，具備如下特征的異構(gòu)鋼線最接近均衡的切割效率提升與良率穩(wěn)定性保持能力:在對(duì)其施加5牛頓的外張力時(shí)，異構(gòu)鋼線的外包絡(luò)直徑在異構(gòu)鋼線平均直徑的1.04-1.14倍之間。
[0018]為了使異構(gòu)鋼線在環(huán)繞使用進(jìn)給方向攜帶磨料的能力盡可能均勻，不同組異構(gòu)部的卷曲部分別所在平面均相交于異構(gòu)線的外包絡(luò)中心線。
[0019]為了使異構(gòu)鋼線在環(huán)繞使用進(jìn)給方向攜帶磨料的能力盡可能均勻，各組異構(gòu)部的卷曲部分別所在的平面相交后，平面間相鄰的夾角相等。鋼線的各向同性較好。
[0020]表面硬度呈有規(guī)律變化分布，且均在異構(gòu)部的頂點(diǎn)或底點(diǎn)，或緊鄰頂點(diǎn)或底點(diǎn)的區(qū)域達(dá)到局部最大值。
[0021]為便于原材料的制備與選擇，異構(gòu)鋼線可以帶有一層或多層金屬鍍層或合金鍍層。所述的鋼線的平均直徑d包括鍍層的厚度。
[0022]為了在盡可能利用立體扭曲結(jié)構(gòu)提升帶砂能力，一般設(shè)計(jì)異構(gòu)鋼線的同組異構(gòu)部的兩個(gè)相鄰頂點(diǎn)或兩個(gè)相鄰底點(diǎn)之間的距離小于異構(gòu)鋼線平均直徑d的200倍。
[0023]一種制作上述異構(gòu)鋼線的制造裝置，至少包括過線輪、對(duì)異構(gòu)鋼線的母線在兩個(gè)平面或多個(gè)平面內(nèi)實(shí)施變形的預(yù)變形機(jī)構(gòu)、在預(yù)變形鋼線的前進(jìn)方向和環(huán)繞前進(jìn)的方向同步對(duì)預(yù)變形鋼線實(shí)施塑性變形的異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)、為拉動(dòng)預(yù)變形鋼線通過異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)提供足夠拉拔張力的拉拔驅(qū)動(dòng)輪、收線恒張力系統(tǒng)和收線裝置，所述異構(gòu)鋼線的母線為制備異構(gòu)鋼線的原材料。
[0024]所述預(yù)變形機(jī)構(gòu)使每個(gè)平面內(nèi)預(yù)變形鋼線的波高H在母線平均直徑的105%-300%之間，所述波高H為在預(yù)變形平面內(nèi)預(yù)變形后的鋼線的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)沿鋼線行進(jìn)方向形成的外包絡(luò)輪廓直徑。預(yù)變形機(jī)構(gòu)可以是表面帶有預(yù)變形形狀的壓輥，通過改變預(yù)變形形狀、壓輥彼此之間的壓入深度等方式來控制鋼線預(yù)變形的波高。
[0025]為了保障后續(xù)異構(gòu)成型的效果，同時(shí)控制異構(gòu)成型時(shí)的斷線風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)選預(yù)變形波高在150% -200%之間。
[0026]為進(jìn)一步提高對(duì)預(yù)變形鋼線在異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)中的扭轉(zhuǎn)效果，異構(gòu)鋼線的制造裝置還包括位于異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)之前的纏繞輪，且纏繞輪的軸線與拉拔驅(qū)動(dòng)輪的軸線之間存在夾角。
[0027]進(jìn)一步，具體地，所述的異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)為筒狀拉拔模具，所述的筒狀拉拔模具至少包括筒狀的定徑帶，所述定徑帶內(nèi)徑小于異構(gòu)鋼線母線的直徑，以確保在異構(gòu)成型過程中產(chǎn)生足夠大的形變強(qiáng)化。
[0028]絕大多數(shù)情況下，上述的筒狀拉拔模具還包括錐形入口，所述錐形入口的內(nèi)徑由外至內(nèi)逐漸縮小，定徑帶的內(nèi)徑與錐形入口的最小內(nèi)徑一致。
[0029]所述異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)包括一個(gè)筒狀拉拔模具，定徑帶內(nèi)徑為母線直徑的90%_99%，優(yōu)選95%-99%。此時(shí)，金屬絲的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及硬度分布達(dá)到最佳。
[0030]所述異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)包括至少兩個(gè)筒狀拉拔模具，從母線進(jìn)入到收線的方向上，不同筒狀拉拔模具的定徑帶內(nèi)徑依次變小，最小定徑帶內(nèi)徑為母線直徑的90%-99%。此時(shí)，金屬絲的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及硬度分布達(dá)到最佳。
[0031]為進(jìn)一步提高對(duì)預(yù)變形鋼線在異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)中的扭轉(zhuǎn)效果，異構(gòu)鋼線的制造裝置還包括驅(qū)動(dòng)異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)圍繞所述的筒狀拉拔模具的定徑帶軸線自轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0032]一種所述的異構(gòu)鋼線的制造裝置的制備方法，至少包括以下步驟:
[0033]I)預(yù)變形:將異構(gòu)鋼線的母線經(jīng)過過線輪，再進(jìn)入預(yù)變形機(jī)構(gòu)進(jìn)行預(yù)變形加工，加工出在兩個(gè)平面或多個(gè)平面內(nèi)變形的預(yù)變形鋼線，并確保每個(gè)平面內(nèi)預(yù)變形鋼線的波高H在母線平均直徑的105%-300%之間，所述波高H為在預(yù)變形平面內(nèi)預(yù)變形后的鋼線的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)沿鋼線行進(jìn)方向形成的外包絡(luò)輪廓直徑；
[0034]2)異構(gòu)成型:拉拔驅(qū)動(dòng)輪拉動(dòng)預(yù)變形后的鋼線通過異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)，過程中由于鋼線本身積累的扭曲內(nèi)應(yīng)力，或通過纏繞輪與拉拔驅(qū)動(dòng)輪配合額外施加的對(duì)鋼線的扭轉(zhuǎn)力，或通過異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)圍繞定徑帶軸線的自轉(zhuǎn)對(duì)鋼線施加扭轉(zhuǎn)力，預(yù)變形鋼線在前進(jìn)方向和環(huán)繞前進(jìn)的方向均遭遇塑性變形，形成異構(gòu)鋼線；
[0035]3)收線:異構(gòu)鋼線再依次通過收線恒張力系統(tǒng)、收線裝置進(jìn)行纏繞收線。
[0036]本實(shí)用新型的用于多線切割的異構(gòu)鋼線，通過異構(gòu)成型形成了較平面彎曲的結(jié)構(gòu)鋼線更加復(fù)雜的立體多維結(jié)構(gòu)，且因?yàn)楫悩?gòu)扭曲的存在以及在異構(gòu)過程中產(chǎn)生的形變強(qiáng)化同時(shí)帶來結(jié)構(gòu)保持能力提升，因此在同等鋸縫損失下切割性能較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)線進(jìn)一步提高。同時(shí)本實(shí)用新型提出的優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使得異構(gòu)鋼線在最大化切割效率提升潛力與最小化切割良率波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)之間達(dá)致了良好的均衡。
[0037]【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0039]圖1是本實(shí)用新型的異構(gòu)成型后的鋼線帶有兩個(gè)預(yù)變形平面A和B的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例1-4的異構(gòu)鋼線的立體結(jié)構(gòu)示意圖。[0041]圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例1-4的異構(gòu)鋼線中異構(gòu)部的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例1中的異構(gòu)鋼線的制造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖5是本實(shí)用新型的實(shí)施例2中的異構(gòu)鋼線的制造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖6是本實(shí)用新型的實(shí)施例3中異構(gòu)鋼線的制造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖7是本實(shí)用新型的實(shí)施例4中異構(gòu)鋼線的制造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]圖8是本實(shí)用新型異構(gòu)鋼線的制造裝置中拉拔筒狀模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖中:1、異構(gòu)鋼線，11、扭曲部，12卷曲部，2、過線輪，3、預(yù)變形機(jī)構(gòu)，4、異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)，41、錐形入口，42、定徑帶，5、收線恒張力系統(tǒng)，6、收線裝置，71、纏繞輪，72、拉拔驅(qū)動(dòng)輪，8、驅(qū)動(dòng)裝置，A和B、預(yù)變形平面，α和β、預(yù)變形平面間相鄰的兩個(gè)夾角，t、異構(gòu)部的頂點(diǎn)，b、異構(gòu)部的底點(diǎn)，z、鋼線軸線，e、外包絡(luò)，D、外包絡(luò)直徑，d、鋼線本身平均直徑，H、波聞。
[0048]【具體實(shí)施方式】
[0049]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0050]實(shí)施例1
[0051]如圖2、3所示的本實(shí)用新型的異構(gòu)鋼線的第一個(gè)具體實(shí)施例:
[0052]包括兩組異構(gòu)部，每個(gè)異構(gòu)部均由卷曲部12和扭曲部11組成，卷曲部12內(nèi)的鋼線軸線z在同一平面上，扭曲部11內(nèi)的鋼線軸線z不共享任何平面；同一組異構(gòu)部的卷曲部12的鋼線軸線z在同一平面內(nèi)，本實(shí)施例中體現(xiàn)為一組異構(gòu)部的卷曲部12的軸線z位于平面A內(nèi)，另一組異構(gòu)部的卷曲部12的軸線z位于平面B內(nèi)；兩組異構(gòu)部的卷曲部12分別所在的平面A和B相交于異構(gòu)線的外包絡(luò)中心線；兩組異構(gòu)部的卷曲部12分別所在的平面A和B相交后，平面間相鄰的夾角α和β相等，鋼線的各向同性較好。
[0053]對(duì)異構(gòu)鋼線施加5牛頓的外張力，則異構(gòu)鋼線的外包絡(luò)直徑D為異構(gòu)鋼線平均直徑d的1.01倍。
[0054]異構(gòu)鋼線I為平均直徑在0.08mm的高碳鋼且?guī)в幸粚咏饘馘儗印?br> [0055]同組異構(gòu)部的兩個(gè)相鄰頂點(diǎn)t或兩個(gè)相鄰底點(diǎn)b之間的距離小于異構(gòu)鋼線I平均直徑d的200倍。
[0056]異構(gòu)鋼線的表面存在耐磨區(qū)，耐磨區(qū)的硬度高于其他區(qū)域。所述耐磨損區(qū)的硬度在異構(gòu)部的頂點(diǎn)t或底點(diǎn)b,或緊鄰頂點(diǎn)t或底點(diǎn)b的區(qū)域達(dá)到局部最大值。
[0057]如圖4所示的制作本實(shí)施例的異構(gòu)鋼線的制造裝置，該裝置包括若干個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間存在夾角，且不斷轉(zhuǎn)換鋼線前進(jìn)方向的過線輪2、對(duì)鋼線在兩個(gè)相互垂直的平面A和B內(nèi)實(shí)施變形的預(yù)變形機(jī)構(gòu)3、在預(yù)變形鋼線的前進(jìn)方向和環(huán)繞前進(jìn)的方向同步對(duì)預(yù)變形鋼線實(shí)施塑性變形的異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4、為拉動(dòng)鋼線通過異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)提供足夠拉拔張力的拉拔驅(qū)動(dòng)輪72，收線恒張力系統(tǒng)5和收線裝置6。預(yù)變形機(jī)構(gòu)3使每個(gè)平面內(nèi)預(yù)變形鋼線的波高H為母線平均直徑的105%-110%，所述波高H為在預(yù)變形平面內(nèi)預(yù)變形后的鋼線的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)沿鋼線行進(jìn)方向形成的外包絡(luò)輪廓直徑。預(yù)變形機(jī)構(gòu)是表面帶有預(yù)變形形狀的壓輥，通過改變預(yù)變形形狀，即壓輥表面的齒高來控制鋼線預(yù)變形的波高，本實(shí)施例中采用的是兩組壓輥，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)平面內(nèi)的預(yù)變形。
[0058]異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4為一個(gè)筒狀拉拔模具，如圖8所示，筒狀拉拔模具包括錐形入口 41和筒狀的定徑帶42，錐形入口 41的內(nèi)徑由外至內(nèi)逐漸縮小，定徑帶42的內(nèi)徑與錐形入口41的最小內(nèi)徑一致；定徑帶42的內(nèi)徑為母線直徑的99%。
[0059]制作本實(shí)施例的異構(gòu)鋼線的制備方法，包括以下步驟:
[0060]a)預(yù)變形:直鋼線依次經(jīng)過若干個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間存在夾角，且不斷轉(zhuǎn)換鋼線前進(jìn)方向的過線輪2，再進(jìn)入預(yù)變形機(jī)構(gòu)3進(jìn)行鋼線的預(yù)變形加工，加工出在兩個(gè)相互垂直的平面A和B內(nèi)變形的預(yù)變形鋼線，其中每個(gè)平面內(nèi)預(yù)變形鋼線的波高H為母線平均直徑的105%-110%，如圖1所示，在平面A和B內(nèi)呈對(duì)稱均勻的波浪形；母線平均直徑0.083mm。
[0061]b)異構(gòu)成型:拉拔驅(qū)動(dòng)輪72拉動(dòng)鋼線通過異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4，由于在預(yù)變形前鋼線經(jīng)過若干個(gè)過線輪2而積累的扭曲內(nèi)應(yīng)力，預(yù)變形鋼線在前進(jìn)方向和環(huán)繞前進(jìn)的方向同步遭遇塑性變形，使得預(yù)變形鋼線的波浪形發(fā)生扭曲，同時(shí)因?yàn)樾巫儚?qiáng)化而產(chǎn)生一定的表面硬度異構(gòu)，形成如圖2、3所示的帶有異構(gòu)部的異構(gòu)鋼線I ;
[0062]c)收線:異構(gòu)鋼線I再依次通過收線恒張力系統(tǒng)5、收線裝置6進(jìn)行纏繞收線。
[0063]實(shí)施例2
[0064]如圖2、3所示的本實(shí)用新型的異構(gòu)鋼線的第二個(gè)實(shí)施例:
[0065]包括兩組異構(gòu)部，每個(gè)異構(gòu)部均由卷曲部12和扭曲部11組成，卷曲部12內(nèi)的鋼線軸線z在同一平面上，扭曲部11內(nèi)的鋼線軸線z不共享任何平面；同一組異構(gòu)部的卷曲部12的鋼線軸線z在同一平面內(nèi)，本實(shí)施例中體現(xiàn)為一組異構(gòu)部的卷曲部12的軸線z位于平面A內(nèi)，另一組異構(gòu)部的卷曲部12的軸線z位于平面B內(nèi)；兩組異構(gòu)部的卷曲部12分別所在的平面A和B相交于異構(gòu)線的外包絡(luò)中心線；兩組異構(gòu)部的卷曲部12分別所在的平面A和B相交后，平面間相鄰的夾角α和β相等，鋼線的各向同性較好。
[0066]對(duì)異構(gòu)鋼線施加5牛頓的外張力，則異構(gòu)鋼線的外包絡(luò)直徑D為異構(gòu)鋼線平均直徑d的1.18倍。
[0067]異構(gòu)鋼線I為平均直徑在0.13mm的高碳合金鋼且?guī)в幸粚雍辖疱儗印?br> [0068]同組異構(gòu)部的兩個(gè)相鄰頂點(diǎn)t或兩個(gè)相鄰底點(diǎn)b之間的距離小于異構(gòu)鋼線I平均直徑d的200倍。
[0069]異構(gòu)鋼線的表面存在耐磨區(qū)，耐磨區(qū)的硬度高于其他區(qū)域。所述耐磨損區(qū)的硬度在異構(gòu)部的頂點(diǎn)t或底點(diǎn)b,或緊鄰頂點(diǎn)t或底點(diǎn)b的區(qū)域達(dá)到局部最大值。
[0070]如圖5所示的制作本實(shí)施例的異構(gòu)鋼線的制造裝置，該裝置包括過線輪2、對(duì)鋼線在兩個(gè)相互垂直的平面A和B內(nèi)實(shí)施變形的預(yù)變形機(jī)構(gòu)3、纏繞輪71、在預(yù)變形鋼線的前進(jìn)方向和環(huán)繞前進(jìn)的方向同步對(duì)預(yù)變形鋼線實(shí)施塑性變形的異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4、為拉動(dòng)鋼線通過異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)提供足夠拉拔張力的拉拔驅(qū)動(dòng)輪72，且纏繞輪71的軸線與拉拔驅(qū)動(dòng)輪72的軸線之間存在夾角，收線恒張力系統(tǒng)5和收線裝置6。預(yù)變形機(jī)構(gòu)3使每個(gè)平面內(nèi)預(yù)變形鋼線的波高H為母線平均直徑的190%-200%，所述波高H為在預(yù)變形平面內(nèi)預(yù)變形后的鋼線的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)沿鋼線行進(jìn)方向形成的外包絡(luò)輪廓直徑。預(yù)變形機(jī)構(gòu)是表面帶有預(yù)變形形狀的壓輥，通過改變預(yù)變形形狀，即壓輥表面的齒高來控制鋼線預(yù)變形的波高，本實(shí)施例中采用的是兩組壓輥，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)平面內(nèi)的預(yù)變形。
[0071]異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4為一個(gè)筒狀拉拔模具，如圖8所示，所述的筒狀拉拔模具包括錐形入口 41和筒狀的定徑帶42，錐形入口 41的內(nèi)徑由外至內(nèi)逐漸縮小，定徑帶42的內(nèi)徑與錐形入口 41的最小內(nèi)徑一致；定徑帶42的內(nèi)徑為母線直徑的90%。[0072]制作本實(shí)施例的異構(gòu)鋼線的制備方法，包括以下步驟:
[0073]a)預(yù)變形:直鋼線依次經(jīng)過若干個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間存在夾角，且不斷轉(zhuǎn)換鋼線前進(jìn)方向的過線輪2，再進(jìn)入預(yù)變形機(jī)構(gòu)3進(jìn)行鋼線的預(yù)變形加工，加工出在兩個(gè)相互垂直的平面A和B內(nèi)變形的預(yù)變形鋼線，其中每個(gè)平面內(nèi)預(yù)變形鋼線的波高H為母線平均直徑的190%-200%，如圖1所示，在平面A和B內(nèi)呈對(duì)稱均勻的波浪形；母線平均直徑0.145mm。
[0074]b)異構(gòu)成型:預(yù)成形后的鋼線在纏繞輪71上纏繞一圈，之后進(jìn)入異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4，拉拔驅(qū)動(dòng)輪72拉動(dòng)鋼線通過異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4,通過纏繞輪71與拉拔驅(qū)動(dòng)輪72配合額外施加的對(duì)鋼線的扭轉(zhuǎn)力，預(yù)變形鋼線在前進(jìn)方向和環(huán)繞前進(jìn)的方向同步遭遇塑性變形，使得預(yù)變形鋼線的波浪形發(fā)生扭曲，同時(shí)因?yàn)樾巫儚?qiáng)化而產(chǎn)生一定的表面硬度異構(gòu)，形成如圖
2、3所示帶有異構(gòu)部的異構(gòu)鋼線I ;
[0075]c)收線:異構(gòu)鋼線I再依次通過收線恒張力系統(tǒng)5、收線裝置6進(jìn)行纏繞收線。
[0076]實(shí)施例3
[0077]如圖2、3所示的本實(shí)用新型的異構(gòu)鋼線的第三個(gè)具體實(shí)施例:
[0078]包括兩組異構(gòu)部，每個(gè)異構(gòu)部均由卷曲部12和扭曲部11組成，卷曲部12內(nèi)的鋼線軸線z在同一平面上，扭曲部11內(nèi)的鋼線軸線z不共享任何平面；同一組異構(gòu)部的卷曲部12的鋼線軸線z在同一平面內(nèi)，本實(shí)施例中體現(xiàn)為一組異構(gòu)部的卷曲部12的軸線z位于平面A內(nèi)，另一組異構(gòu)部的卷曲部12的軸線z位于平面B內(nèi)；兩組異構(gòu)部的卷曲部12分別所在的平面A和B相交于異構(gòu)線的外包絡(luò)中心線；兩組異構(gòu)部的卷曲部12分別所在的平面A和B相交后，平面間相鄰的夾角α和β相等，鋼線的各向同性較好。
[0079]對(duì)異構(gòu)鋼線施加5牛頓的外張力，則異構(gòu)鋼線的外包絡(luò)直徑D為異構(gòu)鋼線平均直徑d的1.04倍。
[0080]異構(gòu)鋼線I為平均直徑在0.1Omm高碳鋼。
[0081]同組異構(gòu)部的兩個(gè)相鄰頂點(diǎn)t或兩個(gè)相鄰底點(diǎn)b之間的距離小于異構(gòu)鋼線I平均直徑d的200倍。
[0082]異構(gòu)鋼線的表面存在耐磨區(qū)，耐磨區(qū)的硬度高于其他區(qū)域。所述耐磨損區(qū)的硬度在異構(gòu)部的頂點(diǎn)t或底點(diǎn)b,或緊鄰頂點(diǎn)t或底點(diǎn)b的區(qū)域達(dá)到局部最大值。
[0083]如圖6所示制作本實(shí)施例的異構(gòu)鋼線的制造裝置，該裝置包括過線輪2、對(duì)鋼線在兩個(gè)相互垂直的平面A和B內(nèi)實(shí)施變形的預(yù)變形機(jī)構(gòu)3、在預(yù)變形鋼線的前進(jìn)方向和環(huán)繞前進(jìn)的方向同步對(duì)預(yù)變形鋼線實(shí)施塑性變形的異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4、為拉動(dòng)鋼線通過異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)提供足夠拉拔張力的拉拔驅(qū)動(dòng)輪72，收線恒張力系統(tǒng)5和收線裝置6，還包括驅(qū)動(dòng)異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)圍繞所述的筒狀拉拔模具的定徑帶42軸線自轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置8。預(yù)變形機(jī)構(gòu)3使每個(gè)平面內(nèi)預(yù)變形鋼線的波高H為母線平均直徑的120%-128%，所述波高H為在預(yù)變形平面內(nèi)預(yù)變形后的鋼線的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)沿鋼線行進(jìn)方向形成的外包絡(luò)輪廓直徑。預(yù)變形機(jī)構(gòu)是表面帶有預(yù)變形形狀的壓輥，通過改變預(yù)變形形狀，即壓輥表面的齒高來控制鋼線預(yù)變形的波高，本實(shí)施例中采用的是兩組壓輥，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)平面內(nèi)的預(yù)變形。
[0084]異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4為兩個(gè)筒狀拉拔模具，如圖8所示，所述的筒狀拉拔模具至少包括錐形入口 41和筒狀的定徑帶42，錐形入口 41的內(nèi)徑由外至內(nèi)逐漸縮小，定徑帶42的內(nèi)徑與錐形入口 41的最小內(nèi)徑一致。從母線進(jìn)入到收線的方向上，不同筒狀拉拔模具的定徑帶42內(nèi)徑依次變小，其中最小定徑帶的內(nèi)徑為母線直徑的90%。[0085]制作本實(shí)施例的異構(gòu)鋼線的制備方法，包括以下步驟:
[0086]a)預(yù)變形:直鋼線依次經(jīng)過若干個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間存在夾角，且不斷轉(zhuǎn)換鋼線前進(jìn)方向的過線輪2，再進(jìn)入預(yù)變形機(jī)構(gòu)3進(jìn)行鋼線的預(yù)變形加工，加工出在兩個(gè)相互垂直的平面A和B內(nèi)變形的預(yù)變形鋼線，其中每個(gè)平面內(nèi)預(yù)變形鋼線的波高H為母線平均直徑的120%-128%，如圖1所示，在平面A和B內(nèi)呈對(duì)稱均勻的波浪形；母線平均直徑0.115mm。
[0087]b)異構(gòu)成型:拉拔驅(qū)動(dòng)輪72拉動(dòng)鋼線通過異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4，驅(qū)動(dòng)裝置8驅(qū)動(dòng)異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4自轉(zhuǎn)，通過異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4圍繞定徑帶軸線的自轉(zhuǎn)，預(yù)變形鋼線在前進(jìn)方向和環(huán)繞前進(jìn)的方向同步遭遇塑性變形，使得預(yù)變形鋼線的波浪形發(fā)生扭曲，同時(shí)因?yàn)樾巫儚?qiáng)化而產(chǎn)生一定的表面硬度異構(gòu)，形成如圖2、3所示的帶有異構(gòu)部的異構(gòu)鋼線I ;
[0088]c)收線:異構(gòu)鋼線I再依次通過收線恒張力系統(tǒng)5、收線裝置6進(jìn)行纏繞收線。
[0089]實(shí)施例4
[0090]如圖2、3所示的本實(shí)用新型的異構(gòu)鋼線的第四個(gè)具體實(shí)施例:
[0091]包括兩組異構(gòu)部，每個(gè)異構(gòu)部均由卷曲部12和扭曲部11組成，卷曲部12內(nèi)的鋼線軸線z在同一平面上，扭曲部11內(nèi)的鋼線軸線z不共享任何平面；同一組異構(gòu)部的卷曲部12的鋼線軸線z在同一平面內(nèi)，本實(shí)施例中體現(xiàn)為一組異構(gòu)部的卷曲部12的軸線z位于平面A內(nèi)，另一組異構(gòu)部的卷曲部12的軸線z位于平面B內(nèi)；兩組異構(gòu)部的卷曲部12分別所在的平面A和B相交于異構(gòu)線的外包絡(luò)中心線；兩組異構(gòu)部的卷曲部12分別所在的平面A和B相交后，平面間相鄰的夾角α和β相等，鋼線的各向同性較好。
[0092]對(duì)異構(gòu)鋼線施加5牛頓的外張力，則異構(gòu)鋼線的外包絡(luò)直徑D為異構(gòu)鋼線平均直徑d的1.14倍。
[0093]異構(gòu)鋼線I為平均直徑在0.128mm的高碳鋼且?guī)в卸鄬咏饘馘儗印?br> [0094]同組異構(gòu)部的兩個(gè)相鄰頂點(diǎn)t或兩個(gè)相鄰底點(diǎn)b之間的距離小于異構(gòu)鋼線I平均直徑d的200倍。
[0095]異構(gòu)鋼線的表面存在耐磨區(qū)，耐磨區(qū)的硬度高于其他區(qū)域。所述耐磨損區(qū)的硬度在異構(gòu)部的頂點(diǎn)t或底點(diǎn)b,或緊鄰頂點(diǎn)t或底點(diǎn)b的區(qū)域達(dá)到局部最大值。
[0096]如圖7所示的制作本實(shí)施例的異構(gòu)鋼線的制造裝置，該裝置包括若干個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間存在夾角，且不斷轉(zhuǎn)換鋼線前進(jìn)方向的過線輪2、對(duì)鋼線在兩個(gè)相互垂直的平面A和B內(nèi)實(shí)施變形的預(yù)變形機(jī)構(gòu)3、在預(yù)變形鋼線的前進(jìn)方向和環(huán)繞前進(jìn)的方向同步對(duì)預(yù)變形鋼線實(shí)施塑性變形的異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4、為拉動(dòng)鋼線通過異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)提供足夠拉拔張力的拉拔驅(qū)動(dòng)輪72，收線恒張力系統(tǒng)5和收線裝置6。預(yù)變形機(jī)構(gòu)3使每個(gè)平面內(nèi)預(yù)變形鋼線的波高H為母線平均直徑的140%-153%，所述波高H為在預(yù)變形平面內(nèi)預(yù)變形后的鋼線的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)沿鋼線行進(jìn)方向形成的外包絡(luò)輪廓直徑。預(yù)變形機(jī)構(gòu)是表面帶有預(yù)變形形狀的壓輥，通過改變預(yù)變形形狀，即壓輥表面的齒高來控制鋼線預(yù)變形的波高，本實(shí)施例中采用的是兩組壓輥，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)平面內(nèi)的預(yù)變形。
[0097]異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4為三個(gè)筒狀拉拔模具，如圖8所示，筒狀拉拔模具包括錐形入口41和筒狀的定徑帶42，錐形入口 41的內(nèi)徑由外至內(nèi)逐漸縮小，定徑帶42的內(nèi)徑與錐形入口 41的最小內(nèi)徑一致。從母線進(jìn)入到收線的方向上，不同筒狀拉拔模具的定徑帶42內(nèi)徑依次變小，其中最小定徑帶的內(nèi)徑為母線直徑的98%。且三個(gè)筒狀拉拔模具中，從母線進(jìn)入到收線的方向上的前兩個(gè)筒狀拉拔模具是連續(xù)的，經(jīng)過這兩個(gè)筒狀拉拔模具后先收線(圖7中未畫出此處的收線裝置)，然后再進(jìn)入第三個(gè)筒狀拉拔模具。
[0098]制作本實(shí)施例的異構(gòu)鋼線的制備方法，包括以下步驟:
[0099]a)預(yù)變形:直鋼線依次經(jīng)過若干個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間存在夾角，且不斷轉(zhuǎn)換鋼線前進(jìn)方向的過線輪2，再進(jìn)入預(yù)變形機(jī)構(gòu)3進(jìn)行鋼線的預(yù)變形加工，加工出在兩個(gè)相互垂直的平面A和B內(nèi)變形的預(yù)變形鋼線，其中每個(gè)平面內(nèi)預(yù)變形鋼線的波高H為母線平均直徑的140%-153%，如圖1所示，在平面A和B內(nèi)呈對(duì)稱均勻的波浪形；母線平均直徑0.135mm。
[0100]b)異構(gòu)成型:拉拔驅(qū)動(dòng)輪72拉動(dòng)鋼線通過異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4，由于在預(yù)變形前鋼線經(jīng)過若干個(gè)過線輪2而積累的扭曲內(nèi)應(yīng)力，預(yù)變形鋼線在前進(jìn)方向和環(huán)繞前進(jìn)的方向同步遭遇塑性變形，使得預(yù)變形鋼線的波浪形發(fā)生扭曲，同時(shí)因?yàn)樾巫儚?qiáng)化而產(chǎn)生一定的表面硬度異構(gòu)，形成如圖2、3所示的帶有異構(gòu)部的異構(gòu)鋼線I ;
[0101]c)收線:異構(gòu)鋼線I再依次通過收線恒張力系統(tǒng)5、收線裝置6進(jìn)行纏繞收線。
[0102]實(shí)施例5
[0103]如圖2、3所示的本實(shí)用新型的異構(gòu)鋼線的第一個(gè)具體實(shí)施例:
[0104]包括兩組異構(gòu)部，每個(gè)異構(gòu)部均由卷曲部12和扭曲部11組成，卷曲部12內(nèi)的鋼線軸線z在同一平面上，扭曲部11內(nèi)的鋼線軸線z不共享任何平面；同一組異構(gòu)部的卷曲部12的鋼線軸線z在同一平面內(nèi)，本實(shí)施例中體現(xiàn)為一組異構(gòu)部的卷曲部12的軸線z位于平面A內(nèi)，另一組異構(gòu)部的卷曲部12的軸線z位于平面B內(nèi)；兩組異構(gòu)部的卷曲部12分別所在的平面A和B相交于異構(gòu)線的外包絡(luò)中心線；兩組異構(gòu)部的卷曲部12分別所在的平面A和B相交后，平面間相鄰的夾角α和β相等，鋼線的各向同性較好。
[0105]對(duì)異構(gòu)鋼線施加5牛頓的外張力，則異構(gòu)鋼線的外包絡(luò)直徑D為異構(gòu)鋼線平均直徑d的1.35倍。
[0106]異構(gòu)鋼線I為平均直徑在0.15mm的高碳合金鋼且?guī)в幸粚咏饘馘儗印?br> [0107]同組異構(gòu)部的兩個(gè)相鄰頂點(diǎn)t或兩個(gè)相鄰底點(diǎn)b之間的距離小于異構(gòu)鋼線I平均直徑d的200倍。
[0108]異構(gòu)鋼線的表面存在耐磨區(qū)，耐磨區(qū)的硬度高于其他區(qū)域。所述耐磨損區(qū)的硬度在異構(gòu)部的頂點(diǎn)t或底點(diǎn)b,或緊鄰頂點(diǎn)t或底點(diǎn)b的區(qū)域達(dá)到局部最大值。
[0109]如圖4所示的制作本實(shí)施例的異構(gòu)鋼線的制造裝置，該裝置包括若干個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間存在夾角，且不斷轉(zhuǎn)換鋼線前進(jìn)方向的過線輪2、對(duì)鋼線在兩個(gè)相互垂直的平面A和B內(nèi)實(shí)施變形的預(yù)變形機(jī)構(gòu)3、在預(yù)變形鋼線的前進(jìn)方向和環(huán)繞前進(jìn)的方向同步對(duì)預(yù)變形鋼線實(shí)施塑性變形的異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4、為拉動(dòng)鋼線通過異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)提供足夠拉拔張力的拉拔驅(qū)動(dòng)輪72，收線恒張力系統(tǒng)5和收線裝置6。預(yù)變形機(jī)構(gòu)3使每個(gè)平面內(nèi)預(yù)變形鋼線的波高H為母線平均直徑的280%-300%，所述波高H為在預(yù)變形平面內(nèi)預(yù)變形后的鋼線的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)沿鋼線行進(jìn)方向形成的外包絡(luò)輪廓直徑。預(yù)變形機(jī)構(gòu)是表面帶有預(yù)變形形狀的壓輥，通過改變預(yù)變形形狀，即壓輥表面的齒高來控制鋼線預(yù)變形的波高，本實(shí)施例中采用的是兩組壓輥，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)平面內(nèi)的預(yù)變形。
[0110]異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4為一個(gè)筒狀拉拔模具，如圖8所示，筒狀拉拔模具包括錐形入口 41和筒狀的定徑帶42，錐形入口 41的內(nèi)徑由外至內(nèi)逐漸縮小，定徑帶42的內(nèi)徑與錐形入口41的最小內(nèi)徑一致；定徑帶42的內(nèi)徑為母線直徑的95%。
[0111]制作本實(shí)施例的異構(gòu)鋼線的制備方法，包括以下步驟:[0112]a)預(yù)變形:直鋼線依次經(jīng)過若干個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間存在夾角，且不斷轉(zhuǎn)換鋼線前進(jìn)方向的過線輪2，再進(jìn)入預(yù)變形機(jī)構(gòu)3進(jìn)行鋼線的預(yù)變形加工，加工出在兩個(gè)相互垂直的平面A和B內(nèi)變形的預(yù)變形鋼線，其中每個(gè)平面內(nèi)預(yù)變形鋼線的波高H為母線平均直徑的280%-300%，如圖1所示，在平面A和B內(nèi)呈對(duì)稱均勻的波浪形；母線平均直徑0.16mm。
[0113]b)異構(gòu)成型:拉拔驅(qū)動(dòng)輪72拉動(dòng)鋼線通過異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)4，由于在預(yù)變形前鋼線經(jīng)過若干個(gè)過線輪2而積累的扭曲內(nèi)應(yīng)力，預(yù)變形鋼線在前進(jìn)方向和環(huán)繞前進(jìn)的方向同步遭遇塑性變形，使得預(yù)變形鋼線的波浪形發(fā)生扭曲，同時(shí)因?yàn)樾巫儚?qiáng)化而產(chǎn)生一定的表面硬度異構(gòu)，形成如圖2、3所示的帶有異構(gòu)部的異構(gòu)鋼線I ;
[0114]c)收線:異構(gòu)鋼線I再依次通過收線恒張力系統(tǒng)5、收線裝置6進(jìn)行纏繞收線。
[0115]上述各實(shí)施例中，對(duì)鋼線進(jìn)行預(yù)變形時(shí)，不僅僅可制作成如上述各實(shí)施例所述的波浪形為對(duì)稱均勻的波浪形，還可以制作成矩形、梯形或不規(guī)則彎折，或者不對(duì)稱的彎曲。同理，在圖4所示的異構(gòu)鋼線的制造裝置，再在另一方向增加一對(duì)壓輥，則可以對(duì)鋼線進(jìn)行三個(gè)平面的預(yù)變形，以此類推。
[0116]以上各實(shí)施例中，各組異構(gòu)部的卷曲部12分別所在的平面相交于異構(gòu)線的外包絡(luò)中心線；兩組異構(gòu)部的卷曲部12分別所在的平面相交后，平面間相鄰的夾角相等，鋼線的各向同性較好?？梢灶A(yù)見，當(dāng)不滿足這兩個(gè)特征其中之一時(shí)，鋼線的各向同性稍差。但是，隨著異構(gòu)部組數(shù)的增加，這兩個(gè)特征對(duì)于各向同性的影響會(huì)削弱。
[0117]以上述依據(jù)本實(shí)用新型的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)實(shí)用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于多線切割的異構(gòu)鋼線，其特征在于: 平均直徑d在0.08mm- 0.15mm之間，以高碳鋼或高碳合金鋼為材質(zhì)； 包括兩組或兩組以上的異構(gòu)部，每個(gè)異構(gòu)部均由卷曲部(12)和扭曲部(11)組成，卷曲部(12)內(nèi)的鋼線軸線z在同一平面上，扭曲部(11)內(nèi)的鋼線軸線z不共享任何平面；同一組異構(gòu)部的卷曲部(12)的鋼線軸線z在同一平面內(nèi)； 對(duì)異構(gòu)鋼線施加5牛頓的外張力，則異構(gòu)鋼線的外包絡(luò)直徑D為異構(gòu)鋼線平均直徑d的 1.01-1.35 倍。
2.如權(quán)利要求1所述的用于多線切割的異構(gòu)鋼線，其特征在于:對(duì)異構(gòu)鋼線施加5牛頓的外張力，則異 構(gòu)鋼線的外包絡(luò)直徑D為異構(gòu)鋼線平均直徑d的1.04-1.14倍。
3.如權(quán)利要求1所述的用于多線切割的異構(gòu)鋼線，其特征在于:不同組異構(gòu)部的卷曲部(12)分別所在的平面均相交于異構(gòu)線的外包絡(luò)中心線。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于多線切割的異構(gòu)鋼線，其特征在于:各組異構(gòu)部的卷曲部(12)分別所在的平面相交后，平面間相鄰的夾角相等。
5.如權(quán)利要求1所述的用于多線切割的異構(gòu)鋼線，其特征在于:異構(gòu)鋼線的表面存在耐磨區(qū)，所述耐磨區(qū)的硬度高于其他區(qū)域。
6.如權(quán)利要求5所述的用于多線切割的異構(gòu)鋼線，其特征在于:所述耐磨損區(qū)的硬度在異構(gòu)部的頂點(diǎn)(t)或底點(diǎn)(b)，或緊鄰頂點(diǎn)(t)或底點(diǎn)(b)的區(qū)域達(dá)到局部最大值。
7.如權(quán)利要求1所述的用于多線切割的異構(gòu)鋼線，其特征在于:異構(gòu)鋼線帶有一層或多層金屬鍍層或合金鍍層。
8.如權(quán)利要求1所述的用于多線切割的異構(gòu)鋼線，其特征在于:同組異構(gòu)部的兩個(gè)相鄰頂點(diǎn)(t)或兩個(gè)相鄰底點(diǎn)(b)之間的距離小于異構(gòu)鋼線(I)平均直徑d的200倍。
9.一種制作如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的異構(gòu)鋼線的制造裝置，特征在于:至少包括過線輪(2)、對(duì)異構(gòu)鋼線(I)的母線在兩個(gè)平面或多個(gè)平面內(nèi)實(shí)施變形的預(yù)變形機(jī)構(gòu)(3)、在預(yù)變形鋼線的前進(jìn)方向和環(huán)繞前進(jìn)的方向同步對(duì)預(yù)變形鋼線實(shí)施塑性變形的異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)(4)、為拉動(dòng)預(yù)變形鋼線通過異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)提供足夠拉拔張力的拉拔驅(qū)動(dòng)輪(72)、收線恒張力系統(tǒng)(5)和收線裝置(6)，所述異構(gòu)鋼線(I)的母線為制備異構(gòu)鋼線的原材料。
10.如權(quán)利要求9所述的異構(gòu)鋼線的制造裝置，其特征在于:所述預(yù)變形機(jī)構(gòu)(3)使每個(gè)平面內(nèi)預(yù)變形鋼線的波高H在母線平均直徑的105% -300%之間，所述波高H為在預(yù)變形平面內(nèi)預(yù)變形后的鋼線的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)沿鋼線行進(jìn)方向形成的外包絡(luò)輪廓直徑。
11.如權(quán)利要求10所述的異構(gòu)鋼線的制造裝置，其特征在于:所述預(yù)變形機(jī)構(gòu)(3)使每個(gè)平面內(nèi)預(yù)變形鋼線的波高H在母線平均直徑的150% -200%之間。
12.如權(quán)利要求9所述的異構(gòu)鋼線的制造裝置，特征在于:還包括位于異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)(4)之前的纏繞輪(71)，且纏繞輪(71)的軸線與拉拔驅(qū)動(dòng)輪(72)的軸線之間存在夾角。
13.如權(quán)利要求9所述的異構(gòu)鋼線的制造裝置，其特征在于:所述的異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)(4)為筒狀拉拔模具，所述的筒狀拉拔模具至少包括筒狀的定徑帶(42)，所述定徑帶(42)內(nèi)徑小于異構(gòu)鋼線母線的直徑。
14.如權(quán)利要求13所述的異構(gòu)鋼線的制造裝置，其特征在于:所述的筒狀拉拔模具還包括錐形入口(41)，所述錐形入口(41)的內(nèi)徑由外至內(nèi)逐漸縮小，定徑帶(42)的內(nèi)徑與錐形入口(41)的最小內(nèi)徑一致。
15.如權(quán)利要求13所述的用于多線切割的異構(gòu)鋼線的制造裝置，特征在于:所述異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)(4)包括一個(gè)筒狀拉拔模具，定徑帶(42)內(nèi)徑為母線直徑的90%-99%。
16.如權(quán)利要求15所述的用于多線切割的異構(gòu)鋼線的制造裝置，特征在于:定徑帶(42)內(nèi)徑為母線直徑的95%-99%。
17.如權(quán)利要求13所述的用于多線切割的異構(gòu)鋼線的制造裝置，特征在于:所述異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)(4)包括至少兩個(gè)筒狀拉拔模具，從母線進(jìn)入到收線的方向上，不同筒狀拉拔模具的定徑帶(42)內(nèi)徑依次變小，最小定徑帶(42)內(nèi)徑為母線直徑的90%-99%。
18.如權(quán)利要求13所述的異構(gòu)鋼線的制造裝置，特征在于:還包括驅(qū)動(dòng)異構(gòu)成型機(jī)構(gòu)(4)圍繞所述的筒狀拉 拔模具的定徑帶(42)軸線自轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置(8)。
【文檔編號(hào)】B28D5/04GK203680561SQ201420031871
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月19日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:凡登（常州）新型金屬材料技術(shù)有限公司