一、杯錐狀斷裂
杯錐狀斷裂是指線材斷口的一端呈杯狀，另一端呈尖錐狀，而錐尖總是指向拉伸方向。斷裂初始階段的錐體表面有一很深、很大、很長(zhǎng)的凹坑，這是由微氣孔聚集所造成的，這表明拉力相對(duì)較大。圓形凹坑的一端全部指向一個(gè)方向——斷裂端空心孔，這意味著該斷裂部分已經(jīng)收縮。斷裂截面外部的剪切邊緣環(huán)繞錐體，并與線材軸線成45°角，其高度由斷裂處的截面收縮率所決定。
引起杯錐狀斷裂既有內(nèi)因又有外因。內(nèi)因是材料本身的缺陷，諸如：脆性、偏析、污染以及線材中氧化壓銅顆粒的聚集，這是由鑄錠過(guò)程中的宏觀或顯微顆粒引起的。由于線材中聚集著氧化顆粒及氣孔，這就很容易引起杯錐狀斷裂。外因則是拉線模潤(rùn)滑不夠，�？仔螤畈缓线m，以及拉線時(shí)變形度過(guò)高或過(guò)低等。拉線模中潤(rùn)滑液不足，往往會(huì)在線模入口處形成模損環(huán)。該模損環(huán)作為一種潤(rùn)滑阻礙物，會(huì)加劇拉線材與拉線模之間的摩擦。
不過(guò)有人指出在模孔形狀合適時(shí)也會(huì)出現(xiàn)杯錐狀斷裂，這歸因于連續(xù)運(yùn)行的拉線設(shè)備滑動(dòng)不夠，致使拉線模前后的金屬流量不相等，從而引起斷裂。
杯錐狀斷裂的形成分為三個(gè)階段：
1. 氣孔的形成；
2. 氣孔聚集形成顯微裂縫；
3. 顯微裂縫增加以至斷線。
顯微裂縫的形成，要么是氣孔增加超過(guò)臨界值；要么是熔渣或氧化物阻塞，其阻力超過(guò)了線材晶核的軸向流體靜壓力。當(dāng)有足夠的流體靜壓力對(duì)其產(chǎn)生影響，以及線材中存在的熔渣粒子成長(zhǎng)并分布到一定程度時(shí)，氣孔便聚集在一起形成裂縫，導(dǎo)致斷裂，并在拉應(yīng)力作用下使截面收縮加劇。裂紋在線材中的擴(kuò)展，從外表面看成45°角。
內(nèi)部裂紋以一定的速度擴(kuò)展，因而金屬在裂紋尖角旁有足夠的時(shí)間流動(dòng)，其結(jié)果使裂紋尖角磨圓。在此情況下，由裂紋尖角引起的應(yīng)力集中雖然不是很高，但對(duì)促進(jìn)新氣孔的產(chǎn)生及增長(zhǎng)足足有余，這種慢慢擴(kuò)展的內(nèi)部裂縫破壞了線材內(nèi)部的晶體網(wǎng)格，從而導(dǎo)致斷裂。
杯錐狀斷裂形成的三個(gè)階段，并不是在單個(gè)道次，而是在壓縮瞬間形成的。
真正造成杯錐狀斷裂的是線模角度，它與拉力的直接關(guān)系為：在線模角的情況下，拉力微乎其微。但線模角增大時(shí)，拉力也隨之增大，致使被拉材料自行剪開(kāi)并在線模入口處形成一變形死區(qū)�？拷�模入口的金屬不是向前流動(dòng)的，而是黏在線模內(nèi)側(cè)形成微型的溝槽。在過(guò)度區(qū)，通往死區(qū)的金屬流量，能引起線材內(nèi)部撕裂而導(dǎo)致杯錐狀斷裂。
防止杯錐狀斷裂的辦法有兩種：一是改良線材，降低變形區(qū)的流體靜壓力，這是因?yàn)樽冃纬潭冗^(guò)高或過(guò)低都會(huì)促使杯錐狀斷裂的形成。另一是采用角度較小及截面收縮率較大的拉線模，也可以減少杯錐狀斷裂的發(fā)生。
二、三角口引起的斷線
三角口是指線材表面的尖角狀裂縫。三角口的v 形并不總是很明顯，隨著變形程度及�？仔螤畹淖兓�，v 形往往變成了圓形。有這種損傷的線材很脆，并隨著不斷變形而斷裂。帶有三角口的線材的縱向剖面經(jīng)過(guò)磨光后，可以看見(jiàn)線材表面下的裂紋。三角口斷裂面通常與線材軸向成45°角，且無(wú)截面收縮，這是線材的脆性所致。
進(jìn)線不直或�？仔螤畈缓线m會(huì)引起變形不均，并產(chǎn)生與拉伸方向平行的過(guò)大的線材表面應(yīng)力，這樣便形成了與應(yīng)力軸線垂直的顯微裂縫，裂縫則隨著不斷變形而擴(kuò)大。這種沿拉伸方向出現(xiàn)的斷裂塊并不擴(kuò)展，而是形成尖角狀表面缺陷，并引起斷線。
在常規(guī)的線材生產(chǎn)中，線材表面氧化物高度集中是引起三角口的原因。由于鑄錠表面空氣冷凝停止所引起的氧的聚集，根據(jù)冷凝表面的分布情況以及鑄造、冷凝及軋制過(guò)程，線材或多或少要受三角口的影響。
在良好的拉線條件下，是不會(huì)出現(xiàn)三角口的。但是當(dāng)存在有物理方面的不良因素時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致此缺陷。首先的�？仔螤畈缓线m，如拉線模工作區(qū)角度不對(duì)，錐角太小甚至沒(méi)有，進(jìn)、出口區(qū)角度也不合理。另外，因線模安置偏斜而使進(jìn)線不直或被拉線材彎曲也會(huì)引起三角口。尖角狀表面缺陷是由于拉線模導(dǎo)向裝置不夠長(zhǎng)，�？字行木�與拉線中心線不重合所致，當(dāng)導(dǎo)向裝置往返運(yùn)動(dòng)時(shí)，線材震動(dòng)加劇，引起線材斷裂。因而，三角口并不是在整根線材上都有，而只是存在于某一個(gè)階段。因此，改變銅氧化物的分布，可以避免此缺陷。
第二種解決此問(wèn)題的方法，就是對(duì)配模及模孔形狀進(jìn)行檢測(cè)與修正。在拉制銅線時(shí)，根據(jù)線材的直徑不同，線模的錐角為16°～20°，而定徑區(qū)長(zhǎng)度為�？字睆降�0.2～0.3倍。還有在線模出口處設(shè)一導(dǎo)向裝置，這樣，便使線材與線模同心，從而避免了線材的振動(dòng)。
第三種解決的方法是，提高潤(rùn)滑效果，控制黏附—滑動(dòng)性能，因?yàn)轲じ?mdash;滑動(dòng)將會(huì)造成局部應(yīng)力劇烈增加。在線材全部遭到破壞之前，仔細(xì)觀察每一生產(chǎn)階段的線材表面質(zhì)量，這對(duì)于識(shí)別三角口標(biāo)志是極為重要的。
三、雜質(zhì)引起的斷線
雜質(zhì)通常嵌入斷裂面，線材的截面收縮是隨雜質(zhì)的直徑與位置而定。但在裂面找不到雜質(zhì)的主體部分。
積聚外來(lái)雜質(zhì)的斷裂面，顯示它具有表面粗糙的氣孔特性。在電子掃描顯微鏡下可以看到這種顯微裂縫，這是在線模工作區(qū)變形期間，由各種拉制及其它物流所產(chǎn)生的雜質(zhì)形成的。一定的材料缺陷可明顯引起線材尺寸縮小，但是與截面相比，雜質(zhì)顆粒顯得微乎其微。由單個(gè)或多個(gè)相互聯(lián)系的雜質(zhì)顆粒造成的結(jié)構(gòu)損傷，引起了斷線。雜質(zhì)斷線情況下，斷口直徑取決于雜質(zhì)的種類(lèi)、大小及分布情況，并與線徑、材料的機(jī)械性能、雜質(zhì)在線材中的位置及變形參數(shù)有關(guān)。
雜質(zhì)缺陷永遠(yuǎn)改變不了它在線材中的相對(duì)位置。線材中的雜質(zhì)來(lái)源于鑄造，而線材表面的雜質(zhì)來(lái)源于軋制。在鑄造前銅液被污染，在銅液澆鑄冷凝時(shí)，外來(lái)雜質(zhì)就進(jìn)入鑄錠里。雜質(zhì)也可能在冷凝之后進(jìn)入線材里，這包括軋制時(shí)磨損的金屬微�？赡軌喝刖�材表面；運(yùn)輸、存放及加工不當(dāng)，也能引起雜質(zhì)進(jìn)入線材。雜質(zhì)的另一種來(lái)源，便是過(guò)濾不良的潤(rùn)滑液或磨損的拉線輪；如果拉線輪的材質(zhì)用陶瓷代替，則在進(jìn)一步的拉線過(guò)程中，二氧化硅或氧化鋁粒子就會(huì)脫落。
避免雜質(zhì)斷線的重要措施是，改進(jìn)工序控制，加強(qiáng)生產(chǎn)管理。拆除熔爐或放液槽中已松動(dòng)的耐火材料，或用浮選法分離溶液中的一定成分。由于絕大多數(shù)雜質(zhì)都黏附在線材表面，故對(duì)線材表面進(jìn)行機(jī)械修整可以在一定程度上避免斷線。
四、宏觀氣孔引起的斷線
由宏觀氣孔引起的斷裂點(diǎn)，呈漏斗狀溝槽。其空隙內(nèi)壁無(wú)污物且光滑，此處在拉制過(guò)程中無(wú)拉應(yīng)力。當(dāng)線材中環(huán)繞“杯”的那一部分一直延伸到線材表面并產(chǎn)生塑性變形，就會(huì)導(dǎo)致斷裂。將兩個(gè)斷裂的線端并在一起時(shí)，兩者不能縫合，中間有空隙。
這種造成斷裂的氣孔，可在線材內(nèi)部找到。它通常是在鑄造時(shí)形成的，要么是剩余氣體進(jìn)入溶液，要么是金屬在凝固時(shí)收縮。線材中的氣孔可達(dá)數(shù)毫米，所形成的空隙則是微孔裂縫的起點(diǎn)，并在進(jìn)一步變形過(guò)程中引起的斷裂。為避免宏觀氣孔，應(yīng)在鑄造時(shí)防止剩余氣體進(jìn)入，或在凝固階段的早期對(duì)金屬進(jìn)行充分的冷卻。
五、毛刺引起的斷線
毛刺斷裂是指折痕所引起的斷裂，它類(lèi)似于表面裂縫。裂縫幾乎與線材圓周平行，在大多數(shù)情況下表現(xiàn)為表面氧化物，這是在先前熱軋時(shí)材料氧化所形成的。這種截面收縮引起的斷裂與縮徑斷裂相似。
在一般情況下，由于在軋制中形成是未還原銅氧化層的緣故，毛刺脫離了主體。在進(jìn)一步變形過(guò)程中，氧化物阻礙了毛刺與線材的連接，因而導(dǎo)致脆裂。脆裂的一端引起雜質(zhì)脫落，形成的孔眼在拉線時(shí)變細(xì)，直到線材斷裂。
毛刺斷裂可能是由鑄錠表面缺陷、折痕以及表面裂縫所引起的；另一個(gè)重要的原因是鑄錠有缺陷，由于冷卻太慢而形成柱狀晶，柱狀晶在第一道次軋制時(shí)引起裂縫，而在繼續(xù)軋制時(shí)又被壓合。
氧化問(wèn)題大多歸因于軋制設(shè)備所造成的缺陷。如有剩余氧化物，應(yīng)從以下幾個(gè)方面找原因：
1. 拉線鼓輪不光滑；
2. 配模不合理；
3. 拉線模光滑，模孔形狀不正確，工作區(qū)角度過(guò)小或者沒(méi)有。 毛刺斷線的避免措施毛刺斷線是可以避免的，欲使鑄錠無(wú)毛刺和表面裂縫，線材上不黏附雜質(zhì)與外來(lái)物，應(yīng)調(diào)整軋機(jī)上的導(dǎo)線裝置，檢查異常磨損現(xiàn)象，更換已損的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。對(duì)于造成毛刺斷裂原因之一的柱狀晶，要根據(jù)顯微照 片加以證實(shí)。
六、焊縫所引起的斷線
從外表形象來(lái)看，焊縫斷裂很象一張魚(yú)嘴。這通常與脆性有關(guān)，斷裂表面顯的粗糙，呈粒狀，焊接不佳的突出標(biāo)志就是空隙很大，在拉線過(guò)程中因接頭不牢而斷線。
焊縫斷裂的原因是相關(guān)設(shè)備有缺陷，如已損壞的剪切機(jī)對(duì)焊接接頭剪切不當(dāng)；焊絲燃燒不完全；焊接壓力與焊接電流調(diào)節(jié)不當(dāng)，因而引起熱性能不佳。當(dāng)在焊接過(guò)程中沒(méi)有將剩余氣體排除時(shí)，焊縫內(nèi)部便存在足夠的氧，在冷凝時(shí)氧氣就進(jìn)入焊縫，并在焊件內(nèi)部形成氣孔。
對(duì)焊接設(shè)備的調(diào)整應(yīng)考慮到線徑，并對(duì)設(shè)備功能及網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行控制，電壓將會(huì)引起焊接不良。如果采用以上措施無(wú)效，則應(yīng)檢查銅線接口是否含氧量過(guò)高或者分布不均。然后提高焊接電流或焊接壓力，使焊接接頭牢固可靠。
浙公網(wǎng)安備33112302000101號(hào)
