聚晶拉丝模具和硬质合金拉丝模具的性能对比
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书山有路勤为径,学海无涯苦作舟金刚石性能介绍金刚石在自然界材料中具有特别优异的机械性能、热学性能、透光性、纵波声速、半导体性能及化学惰性,是一种全方位的不可替代的特殊多功能材料。
用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition 简称CVD)方法生长的金刚石膜具有与颗粒状天然金刚石和高压人造金刚石几乎完全相同的性能,但却克服了小颗粒状天然金刚石和高压人造金刚石尺寸大小的限制。
材料学家一致认为只有这种连续性大尺寸块状材料,才能使得金刚石全部优异性能得到充分的发挥。
金刚石膜的优异性能主要表现在以下几个方面: 1.机械性能:金刚石在已知材料中硬度最高(维氏硬度可达10,400kg/mm2 本站注:约合102GPa)、耐磨性最好且摩擦系数极低。
CVD 金刚石膜中不含任何粘结剂,其多晶结构又使其在各个方向具有几乎相同的硬度,且没有解理面,因此其综合机械性能兼具单晶金刚石和聚晶金刚石(PCD)的优点,而在一定程度上又克服了它们的不足,而且价格低廉。
它不仅可代替天然金刚石、高压人造单晶金刚石和聚晶金刚石在机械领域应用而且大大拓宽了其应用范围:如制造各种适合拉制软硬丝的高性能拉丝模具;焊接型CVD 金刚石工具(使用寿命超过PCD 工具的1-3 倍);制作形状较为复杂的CVD 金刚石涂层硬质合金刀具(使用寿命比涂层前提高10-50 倍);其低摩擦系数还可用于摩擦部件如轴承的耐磨涂层等。
据国外专家统计,仅应用于超硬材料方面就可以开发、改造出二千多种新产品。
2.声学性能:金刚石在所有材料中的传声速度最快,为18.2km/s。
利用此性能不仅能制作频率响应超过5GHz 的声表面波器件(这种最高频响声表面波器件在通信领域的应用极其广泛)而且还可制作频响达60kHz 以上的超高保真扬声器及性能最优异的声传感器。
3.热学性能:天然金刚石热导率达20W/cm.K, 为所有物质中最高者, 比SiC 大4 倍, 比Si 大13 倍, 比GaAs 大43 倍, 是Cu 和Ag。
特变电工(德阳)电缆股份有限公司铜上引拉丝退火工序讲义技术中心2007年7月18日铜上引工序一、 铜杆生产方法及性能比较1、铜杆生产方法a. 传统方法轧制定义:将铜锭通过加热炉加热,再经过轧机的轧辊反复轧制延伸成形而最后得到一定规格形状的铜杆。
这种加工方法称为轧制。
特点:生产效率高,废品废料少,内部质量好。
适于简单截面金属制品的批量生产。
工艺流程:铜锭—加热—粗轧—中精轧—绕杆—堆装—成品检验b. 连铸连轧生产铜杆工艺流程:电解铜—加料—竖炉—上流槽—保温炉—下流槽—浇煲—铸机—夹送辊—剪切机—坯锭预处理—轧机—清洗冷却管道—涂蜡—成圈—包装。
c. 浸涂法原理:利用冷铜杆吸热的能力。
用一根较细的冷纯铜芯杆或称种子杆,垂直通过一直能保持一定液位高低的铜水池(坩埚),坩埚内铜水与该移动的种子杆表面铜熔合在一起,并逐步凝固成较粗的铸态铜杆。
特点:含氧量低(2~18),具有无氧铜杆的优点,即柔软、工艺性能好、无氢脆、耐高温、可焊性优良、无氧化颗粒、导电率高、表面清洁、长度大、晶粒小等特点。
d. 上引连铸法 轧辊轧件是“多头连铸”生产铜杆方法中较为成功的一种。
最早是芬兰于1970年研制成功,实现了在一台设备上同时装12个头子,年生产能力12000t铜杆。
这种连铸系统不仅能生产铜杆,还可生产各种有色金属及合金杆棒,甚至生产空芯导线以及各种型材。
工艺原理:将结晶器下端伸入并浸没在熔化铜液面下,上端与真空泵连通,开始时将结晶器内空气抽出,在真空作用下,使管内产生负压,铜液被徐徐吸引向上,并在引升器附近很快凝固成光亮铸坯,铸杆尺寸决定于结晶器内径。
结晶后的铸杆,通过牵引轮慢慢地将铜杆从结晶器内提升出来,经过弧形拐弯轮至绕杆机收绕成圈。
工艺流程:电解铜—熔化炉—流槽—保温炉—连铸机—成圈机。
控制部分:熔化炉铜液由液压系统控制,保温炉内铜液液位用标尺显示,铜液温度由热电偶测温仪表显示,石墨模由跟踪装置使其保持一定的位置。
超硬材料及制品基本知识一、超硬材料概念:对于超硬材料的含义至今没有一个公认为满意的解释。
1981 年国际硬物质科学会议认为,硬度大于 1000HV 的物质均可称为硬物质,这就自然包括了金刚石和立方碳化硼。
后来对这个定义进行了补充,认为能加工诸如硬质合金(硬度 1600—1800HV )、刚玉(—2000HV)、碳化硅(—2200HV)等这一类物质的材料称为超硬材料。
目前由于金刚石和立方氮化硼等材料有其极高的硬度,所以统称为超硬材,具有硬度高、耐磨和热传导性能好、热膨胀系数低等优异性能。
二、超硬材料的分类:分为单晶超硬材料和聚晶超硬材料(也称为“复合超硬材料”)及 3.金刚石薄膜三类。
单晶超硬材料和聚晶超硬材料的主要区别为:单晶金刚石/立方氮化硼材料的特点为硬度更高、耐热性更好,但尺寸较小,多用于制造锯片等切割工具;聚晶金刚石/立方氮化硼是指以金刚石和立方氮化硼微粉等单晶超硬材料为主要原料,添加金属或非金属粘结剂通过超高压高温烧结工艺制成的聚晶复合材料。
它的特点是硬度、耐热性略逊于单晶材料,但是由于聚晶超硬材料是内部结构紧密的金刚石致密体,可以增加工具的切割面积,同时克服了单晶超硬材料由于粘结面积小造成的轻易从锯片表面脱落的弊端,具有更高的耐磨性。
金刚石薄膜是用化学气相沉积(CVD)法或其它方法在非金刚石衬底上制备出的超硬薄膜。
它不仅可用于制作各种金刚石刀具,还可作为功能材料用于制作声传感器、扬声器振动膜、红外窗口、X 光检测窗口等,应用领域十分广泛。
国际上从七十年代初开始进行金刚石薄膜的试制并迅速掀起金刚石薄膜研究开发热潮。
我国从八十年代中期开始此项研究,并已列入国家“863 计划”,现已能制备出 80mm、厚 2mm 的金刚石薄膜,并在应用研究方面取得了不少成果,但目前总体上仍处于研制阶段,尚未达到工业化应用阶段。
有人预计,金刚石薄膜将是 21 世纪金刚石工业的主要材料,各国科学家都在为使金刚石薄膜产业化而不懈努力。
硬质合金刀具材料性能和特点(浙江大学城市学院机自************)【摘要】本课题主要研究硬质合金刀具材料的性能和特点,分析硬质材料的来源,种类,发展,选用等各种注意问题以及探讨了硬质材料以后发展的方向。
【关键词】硬质,机械,刀具,合金科学技术的进步、新材料的开发以及高精度机械的发展,对刀具的性能提出了更高的要求。
特别是随着木材及建材加工的进一步高速化和高功效化,要求刀具具有更高的耐用度,否则经常更换刀具会影响机器和设备的生产效率。
因此,一般的刀具难以符合机器和设备的高生产效率,因而,研究硬质合金刀具成为了必不可少的一环。
2硬质合金的了解(1)硬质合金刀具的种类按晶粒大小区分,硬质合金可以分成普通硬质合金、粗晶粒硬质合金和矽晶粒硬质合金。
按主要化学成分区分,硬质合金可以分成碳化钨基为硬质合金和碳化钛基为硬质合金。
碳化钨基为硬质合金包含钨钴类(yg)、钨钴钛类(yt)和嵌入珍贵碳化类(yw)三类,它们各存有优缺点,主要成分为碳化钨(wc)、碳化钛(tic)、碳化铌(nbc)等常用的金属成膜相是co。
碳化钛基为硬质合金就是以tic为主要成分的硬质合金,常用的金属成膜二者mo和ni。
(2)硬质合金刀具的历史刀具的发展在人类进步的历史上占据关键的地位。
中国晚在公元前28~前20世纪,就已发生黄铜尖锥和紫铜的锥、扣、刀等铜质刀具。
战国后期(公元前三世纪),由于掌控了渗碳技术,做成了铜质刀具。
当时的钻头和锯,与现代的施明德扣和尖头已有些相似之处。
然而,刀具的快速发展是在18世纪后期,伴随蒸汽机等机器的发展而来的。
1783年,法国的勒内首先制出铣刀。
1792年,英国的莫兹利制出丝锥和板牙。
有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年,但直到1864年才作为商品生产。
1923年,德国的施勒特尔往碳化钨粉末中加到10%~20%的钴搞粘结剂,发明者了碳化钨和钴的新合金,硬度仅次于金刚石,这就是世界上人工做成的第一种硬质合金。
化学气相沉积法制备金刚石涂层金刚石是硬度最高的固体物质(HV= 100GPa),性质稳定,耐磨,但却难以加工成各种所需的零件和制品。
采用气相沉积法制备金刚石涂层,可以使金刚石性质得以从分利用,同时也节约了成本。
下面以金刚石涂层拉拔模具的制备为例,简单介绍化学气相沉积法金刚石涂层的制备方法。
金属线材行业是我国的主要传统产业,而金属线材生产企业重要的易消品就是拉拔模具,其使用方式如图1所示,拉拔模具的性能决定了金属线材的质量、生产效率和生产成本。
目前线材行业所用的模具主要为硬质合金模具和聚晶金刚石模具两大类。
硬质合金模具寿命短,易粘料,生产效率低;聚晶金刚石模具价格高,制作较大尺寸模具和异形模具非常困难,且韧性较差。
本文应用化学气相沉积(chemicMvaperdepsdition,CVD)金刚石涂层技术,制成金刚石涂层拉拔模具,克服了硬质合金拉拔模具不耐磨和聚晶金刚石拉拔模具韧性较差的缺点,成为新一代的拉拔模具。
金刚石涂层拉拔模具的制备过程:金刚石涂层拉丝模具是以YG6硬质合金模具为基体,经过特殊的表面处理后,用气相沉积方法,在硬质合金拉丝模具基体工作区域表面沉积10—30p,m的多晶金刚石膜。
经修整、抛光、镶套后制作成成品,具体过程如图2所示。
(1)准备工作选择YG6牌号硬质合金模具,坯料孔型和尺寸与所要制备的成品模具相适应,通过内孔研磨修整工艺将模具坯料修整为合适的形状,预留30u m 左右的尺寸余量,以配合涂层厚度尺寸。
将修整完毕的硬质合金模具进行喷砂处理,去除表面的污染物和疏松层,再使用蒸馏水、酒精在超声波清洗机中清洗。
最后将模具在配制好的酸、碱液中进行表面腐蚀处理,并采用蒸馏水、酒精超声波清洗,完毕后将试件装入自制的热丝CVD金刚石沉积设备中。
(2)涂层沉积通人H2和CH4,将热丝加热至2500℃左右,调节气体流量、热丝温度、气压、基体温度等工艺参数,使模具表面沉积厚度约40 um的金刚石膜,制成金刚石涂层拉拔模具。
棕榈油与拉丝油在镀铜焊丝聚晶拉拔中对比分析拉丝润滑防锈油性、流动性、消泡性,防锈性。
适用于镀铜焊丝无镀铜焊丝的防锈和抛光润滑。
该产品具有卓越的热稳定性,在热和压力冲击下不易分解,使用寿命长本产品既有优异的防锈性,又有抗极压润滑性,是一种双效油品。
其优异的冷却能力和润滑性能可使其在极高的拉丝速度下显示出极佳的工作性能。
作为抛光油使用,能延长模具、油品使用周期,并具有清洁功能,改善焊丝表观,不须另行防锈,能改善送丝性。
当用过的旧油经沉积后,上面的部分在清除杂质后,仍可再使用,可有效地降低生产成本适合高速镀铜焊线聚晶拉拔: 长时间高速使用, 线材表面光泽好, 眼模磨损小. 防锈性特强: 由于加入特殊的防锈剂, 能使抽伸后的铜焊丝, 维持长久光亮的表面不变色。
对焊丝导电性、飞溅、烟雾、焊接质量没有不良影响,焊接时亦不会产生有害物质。
拉丝油具有良好的润滑、冷却、清洗作用,最大的特点是不易生成铜皂,使用寿命长,抗氧化性好,完全能满足铜线高速拉拔的要求。
棕榈油组成包含约44%的棕榈酸(饱和),5%的硬脂酸(饱和),39%的油酸(单不饱和)和10%的亚油酸(多不饱和)由于棕榈油含有大量不饱和酸在高温下的不良性能和氧化作用,因此高端聚晶拉拔已经淘汰,而且在使用中需要加热在发现石油之前,植物油是润滑油的主要来源之一。
如今,由于植物油在高温下的不良性能和氧化作用,因此尚未在工业领域广泛使用。
但是,植物油中所含的脂肪酸可能会大大降低摩擦系数。
为了优化润滑,可将植物油与矿物油混合。
本文将棕榈脂肪酸馏出物(PFAD)与矿物油混合,并对其润滑性能进行了测试。
棕榈油是世界上生产的主要植物油之一,而PFAD是棕榈油精炼过程的副产品之一。
它被归类为非食用油,因此,该产品用于机械润滑的增加使用不会影响食用油的生产,食品链或提高食品价格。
混合百分比(PFAD与矿物油的混合百分比)为总质量的5%至25%。
测试是根据美国材料与试验学会(ASTM)标准4172使用四球三botester进行的。
聚晶金刚石拉丝模高效研磨工艺及参数优化研究
赵军;陈怀亮;赵爽之;李克华;韩建党
【期刊名称】《超硬材料工程》
【年(卷),期】2022(34)6
【摘要】采用金刚石颗粒研磨聚晶金刚石(PCD)拉丝模毛坯的端面,是一种靠脆性断裂机理去除余量的工艺,研磨后的支撑环拉丝模合金环与金刚石层混合表面的平面度不大于0.05 mm。
研磨通常分为粗研、精研两个过程。
重点介绍粗研过程,因为粗研大约去除余量0.180 mm,约占总去除量的90%。
通过研究研磨设备、工装夹具、研磨混合液、研磨压力和研磨速度等工艺参数,开发出一种可以提高效率的特殊研磨工艺。
【总页数】5页(P25-29)
【作者】赵军;陈怀亮;赵爽之;李克华;韩建党
【作者单位】郑州新亚复合超硬材料有限公司;国机精工股份有限公司;郑州国机精工发展有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ164
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聚晶拉丝模具抛光方法
聚晶拉丝模具是一种常用的金属制品模具,其表面光洁度直接影
响着拉丝产品的质量。
因此,抛光工序在聚晶拉丝模具的生产中显得
尤为重要。
聚晶拉丝模具抛光方法有以下几种:
1. 机械抛光法:采用高速旋转的抛光机,搭配不同颗粒大小的抛
光材料,将模具表面不规则或粗糙处磨平,达到较高的光洁度。
2. 化学抛光法:将聚晶拉丝模具浸泡在特定的抛光液中,通过化
学反应使其表面形成平滑的氧化膜,进而达到抛光的目的。
3. 电解抛光法:将聚晶拉丝模具作为阳极,放入带有电解液的电
容器中,通过电解反应使其表面形成平滑的氧化膜,进而达到抛光的
目的。
4. 火焰抛光法:采用高温火焰对聚晶拉丝模具表面进行加热处理,使其表面产生微小的熔融,随后再以细砂布等材料擦拭,达到较高的
光洁度。
以上是聚晶拉丝模具抛光方法的主要方式,其中每种方法均有其
特定适用场景,具体选择方法需要结合实际情况进行判断和选择,以
达到最佳抛光效果。
硬质合金在钢帘线行业的应用孙东平常秋梅刘诗彪杜伟(九江金鹭硬质合金有限公司江西九江332000)1.引言随着子午线轮胎的产量的不断扩大,所用到的钢帘线需求也是迅速增长,到2011年,钢帘线和胎圈钢丝的产量分别达到158.5万吨和55.8万吨[1],并处于快速增长的阶段。
在钢帘线生产过程中,经过除磷—粗拉—中丝热处理—中拉—热处理—电镀—湿拉—预变形—捻股的生产流程,最终得到所需的钢帘线,而在生产过程中所用到的除磷轮、干拉模、湿拉模、变形器、校直器等工件,处于高温、高速摩擦、受力复杂的工况下,要求其具有良好的强度、耐磨性以及高温稳定性。
硬质合金材料相对于合金钢具有耐磨性高、强度高、耐腐蚀、高温稳定性好等特点,相对于聚晶金刚石具有成本低,加工性好等特点,无疑成为了钢帘线生产过程中一种重要的加工材料,并且硬质合金可以根据被加工零件的特点和工作环境,通过成分、WC粒度等设计,满足不同的使用要求。
为了提高钢帘线生产过程中所用到的除磷轮、干拉模、湿拉模、变形器、校直器等工件的使用寿命,提高钢帘线的质量,本文对以上工件的工作环境和质量要求进行了分析,并根据分析结果,设计了相对应的硬质合金牌号以满足其使用要求。
2.几种在钢帘线行业用硬质合金的实例2.1除磷轮除磷轮又称剥壳轮,是在盘条工序中将表面的氧化层和杂质去除,为表面涂覆润滑剂做准备,其设计形状见图1所示,其内径与轴装配,外圆槽为工作部位,槽底部易出现沟槽的缺陷,造成线材变形、开裂的现象,因此对该处的材料要求较高的耐磨性,同时不能太脆,以保证过盈装配时硬质合金不开裂。
通过采用硬质合金代替合金钢2Cr13、Cr12MoV,大大提高了使用寿命和作业效率,一次更换的处理量从七八百吨增加到一万吨以上[2]。
图1 除磷轮结构示意图2.2干拉模干拉模是用于粗拉和中拉过程中的模具,其材质、结构的设计直接影响拉拔过程是否顺利和钢丝的质量。
硬质合金材料的硬度高达HRA86-95,其耐磨性和高温稳定性远远高于合金钢,成本和加工成型性方面又优于聚晶金刚石和陶瓷材料。
拉丝工序基础知识试题姓名:得分:一、填空题。
50分1.根据拉丝机的工作特点可分为滑动式拉丝机和非滑动式拉丝机,本公司铜大拉丝机是拉丝机。
2.常用的电工用圆铝杆直径为9.5mm,常用的电工圆铜杆直径为。
3.拉丝模具按材质可分为:硬质合金模、聚晶模、钨钢模,铜大拉采用的是。
4.拉丝模具模孔可分为:入口润滑区、、、出口区四个区域。
5.拉丝液在拉丝过程中起着、、的作用。
6.拉丝液影响拉丝因素有三个方面:、、。
7.铝杆在拉制时如果表面潮湿则容易造成断线。
8.拉伸时,金属变形程度越大,。
9.在拉丝过程中测量线材外径的量具是。
10.线材经拉制变形后,其电阻率,耐腐蚀性会降低。
11.线材拉伸遵循的原则。
12.延伸系数为的比值。
13.拉丝主要利用了金属线材具有较高的延展性,铝的比铜好。
14.实现金属线材拉伸的必要条件是。
15.电工圆铜杆和圆铝杆表面质量要求:。
16.能否正常拉伸,常用安全系数ks(=ob/ol)表示,一般安全系数ks取值范围为 .17.安全系数ks过小时,;安全系数ks过大时,。
18.依据国家标准规定,圆铜线TRФ2.52mm的公差范围是,TRФ0.52mm的公差范围为 mm。
19.按工艺规定,线材采用电阻对对焊后,。
20.铜大拉拉制TR1.76单线时,除了自检尺寸和外观,还需要检验员检查和。
21.铝的密度是,铜的密度是。
22.常用的千分尺和游标卡尺,千分尺精度是,千分尺的精度是。
23.拉丝过程中收满单线的工装盘呈ʻ丁ʻ字型摆放的原因是:。
24.金属线材在拉伸时收到四个外力作用,即:、、和。
25.车间工装盘630型、1250型、1600型中的数字指的是。
26.使用滑动式拉丝机拉线时,线材在鼓轮上缠绕的圈数越多,。
27.采用无滑动拉丝机拉丝时,中间各鼓轮即起到的作用,又起到下一道次。
28.在其他条件相同时,拉铜线比拉铝线的拉伸力。
29.电工用铜的熔点是。
30.拉线过程中,线材出现严重抖动时,应及时调节。
细钼丝聚晶拉丝模孔型参数的探讨黄立峰;李世伟;刘宝庆;卜春阳【摘要】结合工厂生产实际,应用CU-10检测仪对细钼丝拉丝模主要孔型参数的变化情况进行跟踪检测,例如压缩角、定径区长度、椭圆度等,对比分析确定其最佳工作参数控制范围,以提高拉丝模使用质量和工作寿命.%The pass parameter changing of fine molybdenum wire are detected by CU-10 Inspector in accordance with factory's actual processing,such as compression angle,length of the sizing area,ovality,and etc.Then the best operating scope of pass parameter is determined so that the drawing dies'quality and operating life are improved.【期刊名称】《中国钼业》【年(卷),期】2013(037)004【总页数】4页(P46-49)【关键词】钼丝;拉丝模;压缩角;定径区;椭圆度【作者】黄立峰;李世伟;刘宝庆;卜春阳【作者单位】金堆城钼业光明(山东)股份有限公司,山东淄博255300;金堆城钼业光明(山东)股份有限公司,山东淄博255300;金堆城钼业光明(山东)股份有限公司,山东淄博255300;金堆城钼业股份有限公司技术中心,陕西西安710077【正文语种】中文【中图分类】TG146.4+10 前言拉丝模是拉制各种金属线材的模具,可拉拔棒材、线材、丝材、管材等直线型难加工物体,适用于钢铁、铜、钨、钼等金属和合金材料的拉拔加工,使之得到丝径精密、表面质量好、强度高的线材[1-2]。
钼丝的耐高温、高强度,耐磨等特性,使其广泛应用于电光源、线切割等行业,但是其具有变形温度高、加工硬化速率快、抗拉强度大的特点,所以加工难度大,对拉丝模具的质量要求很高[3-4]。
聚晶拉丝模具和硬质合金拉丝模具的性能对比
来源:特种电缆
与硬质合金相比,聚晶金刚石的抗拉强度仅为常用硬质合金的70%,但硬度是硬质合金的2.5倍。
这样,使得聚晶金刚石模比硬质合金模有更多的优点。
用聚晶金刚石制成的拉丝模耐磨性能好,内孔磨损均匀,抗冲击能力强,拉丝效率高。
因此目前聚晶金刚石模在金属线材拉拔行业中开始逐渐被重视。
与硬质合金模相比,使用聚晶金刚石模拉丝模具有以下明显的优点:
1. 拉拔效率高。
拉丝模在使用过程中必要的保养对拉丝模的使用寿命和线材的表面质量都非常重要,通常建议客户对聚晶金刚石拉丝模每24小时进行一次保养。
在24小时内聚晶金刚石拉丝模具的孔径变化小,拉拔出的线材线径变化率也很小。
对于整个生产过程来说,每一只拉丝模的线径压缩率都比较稳定,投入和产出的比值大。
2. 耐磨性好,寿命长。
聚晶金刚石拉丝模寿命约为硬质合金模的30~50倍,这样在拉拔过程中就不需要经常停机更换模具。
聚晶拉丝模孔径在单位时间内变化很小,拉拔出的线材尺寸变化小,这对卷筒绕丝非常有利。
一般拉拔出的线材缠绕圈数是固定的,若线材成品尺寸很快变大,缠绕圈数相对迅速减少,这就需要不断改变卷筒尺寸,不利于生产效率的提高。
3. 节约原材料。
如果拉制表面镀有金属的线材,停止拉拔过程中电镀过程并没有停止,这就导致正在电镀的线材表面电镀层厚度超标,重新开始拉拔时需将厚度超标的线材剪掉,造成极大的浪费,停机次数越多浪费越大。
采用聚晶金刚石模则可以大大减少这种浪费。
4. 减少劳动强度。
由于聚晶金刚石拉丝模寿命长,扩号慢,不需要经常更换模具,也不像用硬质合金拉丝模必须要时刻注意线材尺寸的变化,大大减少了工人的劳动强度,一个工人在生产过程中能兼顾4~5台拉丝机。