CN101547757A

CN101547757A - 金刚石拉丝模以及使用其进行的线材的制造方法

Info

Publication number: CN101547757A
Application number: CN200780043001A
Authority: CN
Inventors: 汤川实
Original assignee: ALMT Corp
Current assignee: ALMT Corp
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2009-09-30
Also published as: JPWO2008111215A1; WO2008111215A1

Abstract

本发明涉及一种金刚石拉丝模以及使用该金刚石拉丝模进行的线材的制造方法。该金刚石拉丝模具有：定径区域，其与从入口被插入的线材接触；压缩区域，其与定径区域相连，配置于入口侧；侧壁，其限定以贯通定径区域以及压缩区域的方式沿着轴从入口延伸到出口的孔。从入口插入孔内的线材经由定径区域而从出口被拔出。设孔在定径区域的内径为D，则在由包含轴在内并与轴平行的面切断金刚石拉丝模时显现的剖面中，连接侧壁上相对于定径区域和压缩区域的交界部在孔的轴方向上距离1.0D的长度且位于入口侧的第一点和、侧壁上相对于定径区域和压缩区域的交界部在孔的轴方向上距离3.0D的长度且位于入口侧的第二点的直线，相对于轴方向而形成15度以上30度以下的角度θ1。定径区域和压缩区域的交界部形成为曲面。

Description

金刚石拉丝模以及使用其进行的线材的制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于进行线材的拉丝加工的金刚石拉丝模，更确切地说，本发明涉及一种适合于钨丝等热拉丝加工的金刚石拉丝模。

背景技术

以往，作为线材的拉丝加工的工具已知有使用天然金刚石、人造单晶金刚石以及烧结金刚石的金刚石拉丝模。在这些金刚石拉丝模中，由金刚石构成的模主体一体保持在不锈钢等金属制的壳体上，在金刚石的部分上形成有使线材通过而对线材进行拉丝加工的孔。作为这样的金刚石拉丝模的例子，例如具有图5所示的形状的孔的金刚石拉丝模。作为孔的加工方法有这样的方法，通过激光开孔，使用研磨针对该孔进行超声波研磨，从而能够将孔的内表面精加成规定的形状。

作为金刚石拉丝模所要求的品质例如，拉丝加工时的阻抗小、线材不会断线。另外还要求，拉丝加工时的线材的品质即表面粗糙度小、残留应力和卷边少。卷边是指当线材由模拉丝时留在线材上的卷皱。关于拉丝加工时的阻抗和断线，受到压缩区和定径区的形状的影响，但是拉丝加工时的直径为50μm以下的，更容易出现断线的问题，另外，对于不锈钢丝、钨等硬质线材，还会存在因该拉丝加工时的阻抗使定径区的局部欠缺的问题的风险。

关于线材的品质，受到孔的形状和表面粗糙度等影响。线材的表面粗糙度受到压缩区和定径区局部的表面粗糙度的影响，线材的卷边受到压缩区和定径区的形状的精度的影响。关于孔的加工，即使进行前述那样的开孔和研磨，压缩区和定径区的形状也难以相对于孔的中心线形成完全对称形状，稍有形成非对称的倾向。在精加成非对称的情况下，构成没有进行拉丝加工时所加工的线材卷边的原因，被拉丝的线材的直线度变差。

作为解决这样的问题的方案，在图5所示的形状的金刚石拉丝模中将定径区的内径D形成为50μm以下，出口区域1f由凹型的曲面形成，压缩区域1c的角度为10度以上16度以下，定径区域1d的长度为0.2D以上1.0以下，安全角(back relief)区域1e的长度为0.2D以上0.7D以下，安全角区域1e的角度为10度以上20度以下的金刚石拉丝模例如在日本特开2002—102917号公报(专利文献1)中披露。

该金刚石拉丝模能够形成这样的模，即、形成能够容易加工的孔的形状，提高拉丝时的直线度和线材的品质同时减轻拉丝加工时的阻抗，难以断线，难以发生金刚石的欠缺。

专利文献1：日本特开2002-102917号公报

但是，在钨丝等热拉丝加工中，作为润滑材料使用含有固体碳的材料。在使用这样的润滑材料的拉丝加工中，在专利文献1的金刚石拉丝模中润滑效果不够，金刚石拉丝模的寿命会变短。另外，仅单纯通过形成容易供给润滑材料的形状，会使拉丝加工时的直线度变差、线材出现变形，品质降低。

发明内容

因此，本发明目的在于提供一种即使当采用含固体碳这样的润滑材料的情况下也能得到充分的润滑效果、还能延长寿命，并能够提高拉丝加工时的直线度和线材的品质的金刚石拉丝模。

鉴于上述问题，本发明的金刚石拉丝模具有：定径区域，其与从入口被插入的线材接触；压缩区域，其与定径区域相连，配置于比定径区域靠入口侧；侧壁，其限定以贯通定径区域以及压缩区域的方式沿着轴从入口延伸到出口的孔，其中，设孔在定径区域的内径为D，则在由包含轴在内并与轴平行的面切断金刚石拉丝模时显现的剖面中，连接侧壁的第一点和侧壁的第二点的直线相对于孔的轴方向而形成15度以上30度以下的角度，定径区域和压缩区域的交界部形成为曲面，侧壁的第一点在孔的轴方向上距离定径区域和压缩区域的交界部1.0D的长度且位于入口侧，侧壁的第二点在孔的轴方向上距离定径区域和压缩区域的交界部3.0D的长度且位于入口侧。

在这样的金刚石拉丝模中，由于作为入口侧的压缩区域的倾斜增大，所以能够得到润滑材料的充分润滑效果。

优选地，从交界部分到第二点之间为圆滑弯曲的曲面。

优选地，连接交界部分和第一点的线与轴构成的角度θ2为4～7度。

优选地，构成交界部分的曲面是半径R为50μm以上的球面。

基于本发明的线材的制造方法，包括：准备线材的工序；通过将线材从上述金刚石拉丝模的入口插入并从出口拔出，从而由定径部进行拉丝加工的工序。

优选地，线材为钨丝，进行拉丝加工的工序包含进行热拉丝加工的工序。

优选地，线材为不锈钢丝或铜丝，进行拉丝加工的工序包含进行冷拉丝加工的工序。

附图说明

图1是基于本发明的实施方式的金刚石拉丝模的俯视图。

图2是沿着图1中的II-II线的剖面图。

图3是放大图2中的金刚石而表示的剖面图。

图4是插入线材了的金刚石拉丝模的剖面图。

图5是以往的金刚石拉丝模的剖面图。

附图标记说明

1c 压缩区域

1d 定径区域

4 金刚石拉丝模

11 入口

12 出口

13 侧壁

14 孔

15 轴

100 线材

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，以下的实施方式中，关于相同或相当的部分使用相同的附图标记，其说明不再重复。

图1是基于本发明的实施方式的金刚石拉丝模的俯视图。图2是沿着图1中的II-II线的剖面图。参照图1和图2，金刚石拉丝模4具有位于中心的金刚石1、围绕金刚石1设置的保持金刚石1的烧结合金2和保持烧结合金2的壳体3。

金刚石1嵌合在烧结合金2上。金刚石1可以是单晶金刚石或多晶金刚石的任一种。另外，金刚石1也可以为天然金刚石或人造金刚石的任一种。

图3是放大图2中的金刚石而表示的剖面图。参照图3，金刚石1具有入口11和出口12，从入口11侧插入线材，线材从出口12侧排出。金刚石1从入口11侧依次具有锥孔区域1a、润滑(approach)区域1b、压缩区域1c、定径区域1d、安全角区域1e以及出口区域1f。

另外，作为合成金刚石的合成方法，也能够采用在高温高压下合成金刚石的方法。另外，作为合成金刚石的方法，也能够采用通过气相生长来合成金刚石的方法。

从入口11连续至出口12的孔14设于金刚石1中，孔14通过侧壁13来限定。侧壁13的倾斜相对于作为中心轴的轴15而逐渐变化。另外，在图3所示的剖面中，孔14相对于轴15构成对称的形状。随着靠近定径区域1d，孔的直径变小。另外，限定孔14的侧壁13的倾斜随着靠近定径区域1d而变小，随着靠近定径区域1d，侧壁13与轴15所成的角变小。构成定径区域1d和压缩区域1c的交界部17的曲面为圆滑的球面，其半径R为50μm以上。

参照图3以及图4，金刚石拉丝模4具有：与从入口11插入的线材10接触的定径区域1d；与定径区域1d相连并配置在入口11侧的压缩区域1c；以及限定以贯通定径区域1d以及压缩区域1c的方式沿着轴15从入口11延伸至出口12的孔14的侧壁13。从入口11插入孔14中的线材100经由定径区域1d从出口12被拔出。设孔14在定径区域1d的内径为D，则在由包含轴15在内并与轴15平行的面切断金刚石拉丝模4时显现的剖面(图2～图4的剖面)中，连接侧壁13上相对于定径区域1d和压缩区域1c的交界部17在孔14的轴15方向上距离1.0D的长度并位于入口11侧的第一点131和、侧壁13上相对于定径区域1d和压缩区域1c的交界部17在孔14的轴方向上距离3.0D的长度并位于入口11侧的第二点132的直线，相对于孔14的轴15方向形成15度以上30度以下的角度θ1，定径区域1d和压缩区域1c的交界部17形成为曲面。从交界部17到第二点132之间为圆滑弯曲的曲面。

连接交界部17和第一点131的直线134与轴15构成的角度θ2为4度以上7度以下。基于本发明的线材的制造方法，包括：准备线材100的工序；通过将线材100从上述的金刚石拉丝模4的入口11插入并从出口12拔出，从而由定径区域1d进行拉丝加工的工序。

实施例1

关于本发明以及以往的金刚石拉丝模，制作具有图1～图4(本发明)以及图5(以往例)所示的孔形状的金刚石拉丝模。制作线径Φ为15μm、30μm、50μm这三种。另外，金刚石1的厚度(轴方向长度)使用1.0mm的金刚石。

使用这些金刚石拉丝模，关于钨丝、不锈钢丝、铜丝三种线材分别进行拉丝加工。将本发明以及以往例的金刚石拉丝模的规格和实验结果根据线材、线径、金刚石的晶体取向的不同而示于表1～表12。

晶体取向表示相对于孔的轴15垂直的方向的面、即金刚石的上表面和下表面的晶体取向。关于规格，除了根据上述线径、线材以及晶体取向的不同外，还包括100～300％D的角度的不同、圆滑的面的位置的不同在内来确定规格。

另外，100％～300％D的角度θ1为35度以上的，孔14的入口11的直径过大，上表面的平坦部分几乎消失，所以不能够制作出来。要制作角度35度的，通过增大金刚石的直径是可能实现的，但是必须增多材料，从而产生浪费，所以不能够进行制造。

关于压缩角度θ2(0％～100％D的角度)，为了极力使面积收缩率相同，使线径Φ＝15μm的线材全部为形成为4度，使线径Φ＝30μm的线材形成为6度，使线径Φ＝50μm的线材形成为7度。

在进行拉丝加工时，将上述各规格的金刚石拉丝模向拉丝加工装置安装，对金刚石拉丝模向拉丝加工装置的安装角度等进行调整，直至线材不卷边为止，在此基础上进行拉丝加工。对于钨丝，进行作为润滑材料使用固体碳的热拉丝加工。对于不锈钢丝和铜丝，进行作为润滑材料使用水溶性油剂的冷拉丝加工。所谓热拉丝加工是指，超过材料的退火温度而对线进行拉丝加工的情况，在为钨丝的情况下，是指温度750度以上的加工。所谓冷拉丝加工是指，在常温程度下进行拉丝加工的情况。

关于寿命，将定径区域磨耗而线材的直径从规定的公差偏离的时刻的拉丝距离判断为寿命。各线径和线材中，100％～300％D的角度为22.5度，对于圆滑的面的位置从定径区上端到300％D的金刚石拉丝模，寿命指数为100％，以此为基准计算其他规格的模的寿命指数。其结果示于表1～表12。

〔表1〕

线径Φ为15μm、压缩角度θ2为4°、钨丝、晶体取向(110)、使用固体润滑材料

〔表2〕

线径Φ为30μm、压缩角度θ2为6°、钨丝、晶体取向(110)、使用固体润滑材料

〔表3〕

线径Φ为50μm、压缩角度θ2为7°、钨丝、晶体取向(110)、使用固体润滑材料

〔表4〕

线径Φ为15μm、压缩角度θ2为4°、钨丝、晶体取向(111)、使用固体润滑材料

〔表5〕

线径Φ为15μm、压缩角度θ2为4°、不锈钢丝、晶体取向(110)、使用水溶性油剂

〔表6〕

线径Φ为30μm、压缩角度θ2为6°、不锈钢丝、晶体取向(110)、使用水溶性油剂

〔表7〕

线径Φ为50μm、压缩角度θ2为7°、不锈钢丝、晶体取向(110)、使用水溶性油剂

〔表8〕

线径Φ为15μm、压缩角度θ2为4°、不锈钢丝、晶体取向(111)、使用水溶性油剂

〔表9〕

线径Φ为15μm、压缩角度θ2为4°、铜丝、晶体取向(110)、使用水溶性油剂

〔表10〕

线径Φ为30μm、压缩角度θ2为6°、铜丝、晶体取向(110)、使用水溶性油剂

〔表11〕

线径Φ为50μm、压缩角度θ2为7°、铜丝、晶体取向(110)、使用水溶性油剂

〔表12〕

线径Φ为15μm、压缩角度θ2为4°、铜丝、晶体取向(111)、使用水溶性油剂

在表1～表12中，所谓“圆滑的面的位置”是指，从形成在100％D附近的圆滑的面朝向孔的入口侧观察面时，面的半径R的大小急剧变化，或者显示直线的位置。即，从“圆滑的面的位置”到定径区域侧，侧壁13通过圆滑的曲面构成。

以下，说明关于拉丝加工的概要结果。

(1)、关于100％～300％D的角度的不同，在钨丝中比较本发明1～3与以往例1，则本发明1～3的寿命都稳定且长，相对于此，角度小者，寿命变短，断线情况也增加。该倾向即使线径变大也为相同的倾向。具体地，比较本发明6～8与以往例7、本发明9～11与以往例8则可知。即使晶体取向不同，也为相同倾向。这一点，比较本发明12～14与以往例9则可知。另外，可见线径越小则寿命越短的倾向显著。

以上的倾向，在不锈钢丝和铜丝中也可见相同。

(2)、关于圆滑的面的位置的不同，在钨丝中比较本发明1、4、5与以往例4，则本发明1、4、5都寿命稳定且长，相对于此，在以往例4中，寿命短，且有容易断线的倾向。这可知是因为润滑材料的流动变差。以往产品中，即使改变100％～300％D的角度，该倾向也不变。这从以往例4～6可见。可知100％～300％D的角度θ1是重要的。

以上的倾向，对于不锈钢丝、铜丝也是可见的，但是使用固体润滑材料的钨丝中会显著可见，使用水溶性油剂的不锈钢丝和铜丝中，由于润滑材料容易流动，所以难以看到显著的差别。

根据以上的结果，本发明的金刚石拉丝模，能够提高润滑材料的流动，提高润滑性，并且能够防止断线，能够提高线材的品质。特别是，即使在钨丝这样的硬质线材的热拉丝加工中使用固体润滑材料的情况下，也能够得到充分的润滑效果，得到显著的效果。

Claims

1、一种金刚石拉丝模(1)，其具有：

定径区域(1d)，其与从入口(11)被插入的线材(100)接触；

压缩区域(1c)，其与所述定径区域(1d)相连，配置于比所述定径区域(1d)靠所述入口(11)侧；

侧壁(13)，其限定以贯通所述定径区域(1d)以及所述压缩区域(1c)的方式沿着轴(15)从入口(11)延伸到出口(12)的孔(14)，

其中，

设孔(14)在所述定径区域(1d)的内径为D，则在由包含所述轴(15)在内并与所述轴(15)平行的面切断所述金刚石拉丝模时显现的剖面中，连接侧壁(13)的第一点(131)和侧壁(13)的第二点(132)的直线(135)相对于所述孔(14)的轴(15)方向形成15度以上30度以下的角度θ1，所述侧壁(13)的所述第一点(131)在所述孔(14)的轴方向上距离所述定径区域(1d)和所述压缩区域(1c)的交界部(17)1.0D的长度且位于入口(11)侧，所述侧壁(13)的所述第二点(132)在所述孔(14)的轴方向上距离所述定径区域(1d)和所述压缩区域(1c)的交界部(17)3.0D的长度且位于入口(11)侧，所述定径区域(1d)和所述压缩区域(1c)的交界部(17)形成为曲面。

2.如权利要求1所述的金刚石拉丝模，其中，

从所述交界部(17)到所述第二点(132)之间为圆滑弯曲的曲面。

3.如权利要求1所述的金刚石拉丝模，其中，

连接所述交界部(17)和所述第一点(131)的线(134)与所述轴(15)构成的角度θ2为4～7度。

4.如权利要求1所述的金刚石拉丝模，其中，

构成所述交界部(17)的曲面是半径R为50μm以上的球面。

5.一种线材的制造方法，其中，包括：

准备线材(100)的工序；

通过将线材(100)从权利要求1所述的金刚石拉丝模的入口(11)插入并从出口(12)拔出，从而由所述定径部(1d)进行拉丝加工的工序。

6.如权利要求5所述的线材的制造方法，其中，

所述线材(100)为钨丝，

进行所述拉丝加工的工序包含进行热拉丝加工的工序。

7.如权利要求5所述的线材的制造方法，其中，

所述线材(100)为不锈钢丝或铜丝，

进行所述拉丝加工的工序包含进行冷拉丝加工的工序。