WCA July 2011

5. 结论 采用实验和有限元素法分析调查了线材断 裂，着重于线材表面或内部的外来物质造成 的线材断裂、或由于脆性效应、杂质或表面 缺陷而在线材表面发展的横向裂纹造成的线 材断裂。对获得的结果小结如下。 1) 表面缺陷、外来物质和因卡死产生的过度 拉伸应力是线材断裂的原因。但由于铸造 时造成的杂质，对直径 50 微米或以下线材 断裂的许多原因是猜测的。 2) 当 Di/Do 比为 0.3 或以上时，有线材断裂的 危险，而且， Di/Do 约为 0.7 时线材断裂频 率最高。发现这个是因为杂质通过模具时 拉伸应力快速上升。 3) FEM 的结果与实验结果一致。所以，通过 FEM 分析有可能估计裂纹变形行为，预测 了拉伸后的状态。

实验

分析

线材母材

1 通道

2 通道

拉伸方向

3 通道

❍ ❍ 图 10 : 实验和分析中 每个拉伸通道后的 裂纹变化

X 轴方向的残余应力分布 - 1400

1400 [MPa]

4) 线材棒裂纹的去除机理在于拉伸时裂纹底 部的上升。

5) 拉伸时 U 型裂纹的表现取决于深度( h )。

6) 但在裂纹深度较大的地方，裂纹右侧倾 斜，与左侧重叠，形成重叠裂纹（缺陷） ，说明拉伸不能去除裂纹，而且，深度裂 纹在线材中发展，尽管看上去是小的。

a) 线材母材

b) 1 通道

c) U 型

6. 参考文献

1 H Tanaka et al, “Analysis of copper wire breaks,” Furukawadenko-jihou, Volume 59, 1976, pp 91-98 2 J Togasi et al, “An analysis of copper wire breaks during drawing,” Furukawadenko-jihou, Volume 66, 1979, pp 25-32 3 T Yamasita and K Yoshida, “Classification of wire breaks and countermeasures in superfine gold wire drawing,” Wire Journal International, March 2005, pp 180-184 4 T Yamasita and K Yoshida, “Analysis and prevention methods for wire breaks in ultra-fine gold wire drawing,” Wire Journal International, March 2007, pp 200-203 5 K Yoshida, “FEM analysis of wire breaks in drawing of superfine wire with an inclusion,” Wire Journal International, March 2000, pp 102-107

拉伸方向

b) 1 通道

a) 线材母材

❍ ❍ 图 11 : U 型裂纹在拉 伸时的变形行为

d) 3 通道

c) 2 通道

❍ ❍ 表 3 : 裂纹参数

6 The Japan Society for Technology of Plasticity, Drawing, Corona sha Co Ltd 1990, pp 68-73 7 Standardization Committee of the Iron and Steel Institute of Japan, Definition of surface crack for steel rods, 1987 8 T Shinohara and K Yoshida, Iron and Steel, Volume 90, No 12, 2004, p 31 9 T Shinohara and K Yoshida, “Effect of rolling and drawing of rod wires on removal of surface cracks”, Wire Journal International, Volume 37, 2004, pp 52-57 10 The Japan Society for Technology of Plasticity, Drawing, Corona Co, Ltd p 14 and p 69 11 K Yoshida and Y Shinohara, Prediction of Surface Micro-Defects in Plate Rolling, No 9690, Current Advances in Materials and Processes, 2004, pp 11-14

裂纹参数

与形状相关的参数

V 型、内凹型、 U 型裂纹

深度 (h)

0.10, 0.35, 0.60, 1.0mm

宽度 (a)

0.73, 0.93, 1.15, 1.40mm

角度 ( θ )

60º, 70º, 80º, 90º, 100º, 110º, 120º

方向

圆周方向 线材材质条件

材质

SUS304

Tokai University Shonan Campus 4 1 1 Kitakaname, Hiratsuka-shi, Kanagawa, 259 1292, Japan 电话 : +81 463 58 1211

杨氏模量

206GPa

直径

10mm, 8mm

模具半角，降低

α =6º, R/P=20%

0.05μm

摩擦系数

74

Wire & Cable ASIA – September/October 2007 July/August 2011