CN102896319B

CN102896319B - 一种微孔拉丝模制作方法及制作模具

Info

Publication number: CN102896319B
Application number: CN201210416512.7A
Authority: CN
Inventors: 刘利纯; 杨立华
Original assignee: Zhuzhou Meet-You Carbide Co Ltd
Current assignee: Zhuzhou Meet-You Carbide Co Ltd
Priority date: 2012-10-27
Filing date: 2012-10-27
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2032-10-27
Also published as: CN102896319A

Abstract

一种微孔金属拉丝模压制模具，包括一个上冲头，一个下冲头和一个外围模，外围模套在下冲头外，在压制过程中，下冲头外当上冲头进入外围模以后将与上冲头一起做向上移动的相向运动；上冲头安装在压机的压头夹具内，并可在压机工作时随压头一起下移进入外围模内与下冲头一起做向下的相向运动，双向压制模具内的硬质合金混合料，其特征在于，在上冲头的下端部中心设有一个定径区，定径区内镶嵌有一定位套，定位套中心为定位孔；在下冲头的顶部设有与上冲头上定位套中心定位孔相配的定位针，定位针在上冲头进入外围模后，将插入上冲头上定位套中心定位孔内，进行微孔拉丝模的中心孔定位。

Description

一种微孔拉丝模制作方法及制作模具

技术领域

本发明涉及一种技术压延机械设备的部件及其制作方法制作模具，具体涉及一种微孔拉丝模及其制作方法制作模具。主要用于制作微孔金属拉丝模。

背景技术

在现代的工业中许多地方都要用到金属丝，而且所要求的金属丝线越来越细，使得制作金属丝的难度越来越高。现在的金属丝的制作一般都是通过一个拉丝模，通过金属拉拔来制作的；拉丝模是金属制品企业拉拔生产过程中一种非常重要的消耗性模具。拉丝模的适用范围十分广泛,主要用于拉拔棒材、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。由于拉丝模的成本在拉丝费用中较高，因此，降低拉丝模成本，提高其使用寿命是拉丝模主要的研究方向。

所有拉丝模的中心都有个一定形状的孔，圆、方、八角或其它特殊形状。金属被拉着穿过模孔时尺寸变小，甚至形状都发生变化。拉软金属（如金银）时钢模就够用，钢模上可以有多个不同孔径的孔。拉制钢丝（或称钢线）一般采用硬质合金模具来拉制；这种模具的典型结构为一个圆柱形（或略带锥度）的硬质合金模芯紧密地镶嵌在一个圆形钢套中，模芯内孔中有喇叭口、入口锥、变形（工作）锥、定径带及出口角。拉有色金属线，如铜、铝，也较多采用和钢丝模类似的拉丝模，内孔形状有些差异，拉细线可用到聚晶模（人造钻石），还有用到天然钻石的拉丝模。

但是随着对金属丝的要求越来越高，目前普通的拉丝模已经满足不了要求，尤其是对于直径在0.1以下的金属丝线，拉丝模具制作十分难，这主要是因为拉丝模中间的孔要求太细，很难保证所制作的拉丝模中的中间孔光滑平顺，因此在使用中容易出现金属丝线的断裂，急有待加以改进。

通过国内专利文献检索，发现有关于微孔拉丝模有关方面的文献，主要有如下一些：

1、中国专利申请号为CN201120117339，名称为“金属拉丝模”，该专利公开了一种线缆金属拉丝模具。其目的是为了提供一种摩擦力小、拉力均匀、拉丝过程平稳、有效控制断丝率的金属拉丝模具。本实用新型包括金属模架(1)和金刚石模孔(2)，金刚石模孔(2)具有一个截面为圆形的通孔，该通孔由同轴的工作区(3)、定径区(4)和出口区(5)三个部分顺序连接而成，工作区(3)和出口区(5)均为圆台形，定径区(4)为圆柱形，圆台形的工作区(3)和圆台形的出口区(5)均是面积较小的一端与定径区(4)相连，其中：工作区(3)圆台形的母线与轴线之间的角度α和出口区(5)圆台形母线与轴线之间的角度β相等。

2、专利号为CN201210054889.2，名称为“一种拉丝模具的微孔金刚石涂层装置及涂层制备方法”的中国专利，该专利公开了一种一种拉丝模具的微孔金刚石涂层装置，包括热丝、拉丝模，热丝穿过拉丝模的模孔位于拉丝模的轴心，热丝两端分别连接电极，若干个拉丝模间隔放置在支架的斜面上，热丝下端与一电极固定连接，热丝上端绕接另一电极后与高温弹簧连接，利用本发明制备的金刚石涂层拉丝模，具有使用寿命长，尺寸精度高，涂层均匀等特点。

3、《金属制品》 2011年03期作者刘阳、谭佃龙、范俊峰、马伟杰发表了一篇名为“新型拉丝模模芯制作方法”，该论文提出采用新型金属注塑成型工艺生产拉丝模,对制作拉丝模的硬质合金原料配比进行调整。试验中,金属粉末与黏结剂的体积百分比分别为60%,40%;混料后,反复造粒3～5次;注塑温度167℃,注塑压力110 MPa,注塑速度85 m/s,模温55℃;热脱脂加热温度分别为350,430,620,720℃,对应的保温时间为50,50,60,50 min,各段加热速度均为2℃/min;烧结加热温度分别为620,720,1 200,1 355℃,对应的保温时间为20,20,35,120 min,从室温开始对应的加热速度分别为9,3,2,2℃/min。注塑成型试样收缩率与压铸成型相比从约25%降低到约14%,相对密度约为95%,硬度HRA值不低于90。

上述这些专利和论文虽然与微孔金属拉丝模有一定的关系，尤其是第二个专利是与微孔有相当大的关系，但从结构上来说与普通的拉丝模并无多大的改进，因此如何制作微孔拉丝模，尤其是对于制作外径在Φ8mm-Φ6mm之间，高度H在6mm-4mm之间；内孔毛坯在0.09mm-0.095mm之间，成品加工到0.1mm；内外径同心度要求在0.05mm以内；材质硬度要求为HRA93.5-94之间的微孔拉丝模，保证在制作时微孔的精度和光洁度，以此提高微孔拉丝模的使用寿命，仍是一个值得关注的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有微孔金属拉丝模所存在的一些不足，提供一种新的微孔金属拉丝模制作方法及其制作模具，该微孔金属拉丝模制作方法及其制作模具可以有效的解决现有微孔金属拉丝模所存在的问题。

本发明采用的技术方案是：一种微孔金属拉丝模制作方法，采用碳化钨（WC）作为主料，加入适量的碳化钛（TaC）和钴（Co），碳化钨（WC）和碳化钛（TaC）与钴（Co）的重量百分比为93-95%：1.5-1.8%：3.5-4.5%；将上述原料按配比混合后，经过湿磨，使混合料研磨态粒度整体小于2-3μm粉料，再加入喷雾干燥成型剂喷雾干燥，之后送入压制成型模具内压制成型，制作出半成品，经检验合格后除去成型剂，最后送入烧结炉内烧结成型，制作出微孔金属拉丝模成品。

进一步地，所述的碳化钨（WC）为0.6um以下的超细碳化钨粉（WC），且在碳化钨（WC）中含0.4%-0.5% Cr₃C₂；

进一步地，所述的喷雾干燥成型剂采取石蜡喷雾粒料，由石蜡喷雾造粒设备喷入，石蜡喷雾粒料具有摩擦系数小，颗粒均匀、松软、松装密度稳定，成型好等特点。

进一步地，所述的压制成型的成型压机采用四柱式高精度自压机（俗称TPA压机），压机压速可实现无极调速能实现双向对压，保证压坯密度均匀。

进一步地，所述的压制成型模为高精度的双向压制模具，且保证上冲头与下冲头在外围模模腔内的同轴度在0.02mm以内，确保内外径同心，减少因不同心而折断的几率。

具体微孔拉丝模制作工艺如下：

1、选择碳化钨（WC）主料，要求碳化钨（WC）为0.6um以下的超细碳化钨粉（WC），且在碳化钨（WC）中含0.4%-0.5% Cr₃C₂；

2、根据合金的配比，将碳化钨（WC）主料与碳化钛（TaC）和钴（Co）一起放入球磨机中，按照球料比5~7：1加入棒球，按0.4-0.5L/kg的液固比加入酒精，球磨30-40小时，使混合料在球磨机中充分破碎成细晶碳化钨（WC）基合金粉，混合料研磨态粒度整体小于2-3μm；

3、将研磨好的混合料送入干燥炉中，采用石蜡喷雾料进行干燥，并加入常规成型剂；

4、将干燥处理后的混合料投入压机内，利用成型模具进行压制成型，压制成型的成型压机采用四柱式高精度自压机（俗称TPA压机），压制成型为双向压制成型，且保证成型模具上冲头与下冲头在外围模模腔内的同轴度在0.02mm以内；

5、将压制成型的半成品进行脱除成型剂处理；

6、将脱除成型剂后的半成品送入压力烧结炉中进行压力烧结，制得微孔拉丝模。

一种制作上述微孔拉丝模的压制模具，包括一个上冲头，一个下冲头和一个外围模，外围模套在下冲头外，在压制过程中，下冲头外当上冲头进入外围模以后将与上冲头一起做向上移动的相向运动；上冲头安装在压机的压头夹具内，并可在压机工作时随压头一起下移进入外围模内与下冲头一起做向下的相向运动，双向压制模具内的硬质合金混合料，其特征在于，在上冲头的下端部中心设有一个定径区，定径区内镶嵌有一定位套，定位套中心为定位孔；在下冲头的顶部设有与上冲头上定位套中心定位孔相配的定位针，定位针在上冲头进入外围模后，将插入上冲头上定位套中心定位孔内，进行微孔拉丝模的中心孔定位。

进一步地，上冲头上定位套和下冲头的定位针采用碳化钛为主体材料的硬质合金制作，且在定位套的微孔表面喷涂有表面光滑剂，且微孔具有一定得扒拉斜度，斜度比例在1：100-120mm。

进一步地，上冲头上定位套的高度尺寸为1-1.5mm；下冲头的定位针高度为2-3mm，以保证下冲头的定位针在压制最后1-1.5mm时进入上冲头的定位套中心孔内。

本发明的优点在于：通过选取合适的材料，采用0.6um以下的超细碳化钨粉（WC），且在碳化钨（WC）中加入0.4%-0.5% Cr₃C₂；在配入适量的辅料，采用双向压制工艺，利用特质的成型模具压制出半成品，再烧结成型。具有制作出的产品合格率高，产品性能好，表面光洁的特点，使得微孔拉丝模的使用寿命提高三倍以上，产品的合格率提高20%以上。完全适合制作外径在Φ8mm-Φ6mm之间，高度H在6mm-4mm之间；内孔毛坯在0.09mm-0.095mm之间，成品加工到0.1mm；内外径同心度要求在0.05mm以内；材质硬度要求为HRA93.5-94之间的微孔拉丝模，保证了制作时微孔的精度和光洁度。

附图说明

图1是本发明的拉丝模一个实施例的组合结构示意图；

图2是本发明的拉丝模一个实施例上下冲模的结构示意图；

图3是本发明的加工工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。

从附图可以看出，本发明涉及一种微孔金属拉丝模制作方法，采用碳化钨（WC）作为主料，加入适量的碳化钛（TaC）和钴（Co），碳化钨（WC）和碳化钛（TaC）与钴（Co）的重量百分比为93-95%：1.5-1.8%：3.5-4.5%；将上述原料按配比混合后，经过湿磨，使混合料研磨态粒度整体小于2-3μm粉料，再加入喷雾干燥成型剂喷雾干燥，之后送入压制成型模具内压制成型，制作出半成品，经检验合格后除去成型剂，最后送入烧结炉内烧结成型，制作出微孔金属拉丝模成品。

进一步地，所述的压制成型的成型压机采用四柱式高精度自压机（俗称TPA压机），此压机的特点，且保证上下模腔同轴度在0.02mm以内，压机压速可实现无极调速能实现双向对压，保证压坯密度均匀。

进一步地，所述的压制成型模必须做成高精度的TPA模具：主要是确保内外径同心，减少因不同心而折断的几率。

具体微孔拉丝模制作工艺如下：

2、根据合金的配比，将碳化钨（WC）主料与碳化钛（TaC）和钴（Co）一起放入球磨机中，按照球料比5-7：1加入棒球，按0.4-0.5L/kg的液固比加入酒精，球磨30-40小时，使混合料在球磨机中充分破碎成细晶碳化钨（WC）基合金粉，混合料研磨态粒度整体小于2-3μm；

5、将压制成型的半成品进行脱除成型剂处理；

一种制作上述微孔拉丝模的压制模具，包括一个上冲头1，一个下冲头2和一个外围模3，外围模套3在下冲头外2，在压制过程中，下冲头外2当上冲头1进入外围模3以后将与上冲头1一起做向上移动的相向运动；上冲头1安装在压机的压头夹具内，并可在压机工作时随压头一起下移进入外围模3内与下冲头2一起做向下的相向运动，双向压制模具内的硬质合金混合料4，其特征在于，在上冲头1的下端部中心设有一个定径区，定径区内镶嵌有一定位套5，定位套5中心为定位孔；在下冲头2的顶部设有与上冲头上定位套中心定位孔相配的定位针6，定位针6在上冲头1进入外围模3后，将插入上冲头1上定位套5中心定位孔内，进行微孔拉丝模的中心孔定位。

进一步地，上冲头上定位套的高度尺寸h为1-1.5mm；下冲头的定位针高度H为2-3mm，以保证下冲头的定位针在压制最后1-1.5mm时进入上冲头的定位套中心孔内。

本发明的优点在于：通过选取合适的材料，采用0.6um以下的超细碳化钨粉（WC），且在碳化钨（WC）中加入0.4%-0.5% Cr3C2；在配入适量的辅料，采用双向压制工艺，利用特质的成型模具压制出半成品，再烧结成型。具有制作出的产品合格率高，产品性能好，表面光洁的特点，使得微孔拉丝模的使用寿命提高三倍以上，产品的合格率提高20%以上。完全适合制作外径在Φ8mm-Φ6mm之间，高度H在6mm-4mm之间；内孔毛坯在0.09mm-0.095mm之间，成品加工到0.1mm；内外径同心度要求在0.05mm以内；材质硬度要求为HRA93.5-94之间的微孔拉丝模，保证了制作时微孔的精度和光洁度。

Claims

1.一种微孔拉丝模压制模具，包括一个上冲头，一个下冲头和一个外围模，外围模套在下冲头外，该压制模具制备内孔毛坯在0.09mm-0.095mm之间，成品加工到0.1mm，在压制过程中，下冲头外当上冲头进入外围模以后将与上冲头一起做向上移动的相向运动；上冲头安装在压机的压头夹具内，并能在压机工作时随压头一起下移进入外围模内与下冲头一起做向下的相向运动，双向压制模具内的硬质合金混合料，其特征在于，在上冲头的下端部中心设有一个定径区，定径区内镶嵌有一定位套，定位套中心为定位孔；在下冲头的顶部设有与上冲头上定位套中心定位孔相配的定位针，定位针在上冲头进入外围模后，将插入上冲头上定位套中心定位孔内，进行微孔拉丝模的中心孔定位；上冲头上定位套和下冲头的定位针采用碳化钛为主体材料的硬质合金制作，在定位套的微孔表面喷涂有表面光滑剂，且微孔具有扒拉斜度，斜度比例在1：100-120；上冲头上定位套的高度尺寸为1-1.5mm；下冲头的定位针高度为2-3mm，以保证下冲头的定位针在压制最后1-1.5mm时进入上冲头的定位套中心孔内。

2.如权利要求1所述的微孔拉丝模压制模具，其特征在于，所述的压制成型的成型压机采用四柱式高精度自压机，压机压速可实现无极调速能实现双向对压，保证压坯密度均匀；所述的压制成型模为高精度的双向压制模具，且保证上冲头与下冲头在外围模模腔内的同轴度在0.02mm以内，确保内外径同心。