CN104001746B - 一种钛合金镀锡拉丝模及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钛合金镀锡拉丝模，包括模套及模芯，模芯包括金属烧结块、金刚石颗粒和压盖，模套为钛合金模套，模套为上端开口的筒形圆柱体，模套的底部中心处设有成钝角的入口锥形孔作为拉丝模入口端，金属烧结块置于模套内的底部上，压盖位于金属烧结块顶部，压盖中心处设有上大下小的出口锥形孔作为拉丝模出口端，金刚石颗粒嵌入在金属烧结块上，金刚石颗粒位于模套的竖直中心线上且偏离模套的中心点靠近模套下表面，金属烧结块的中心开设模孔，模孔为弧线形模孔。本发明还公开了钛合金镀锡拉丝模的制备方法。本发明优点能防止其在锡液中下沉粘锡、拉拔阻力小、防止产生断线及竹节，杂质能快速排出，模芯及压盖不易脱落，模具寿命提高。

Description

一种钛合金镀锡拉丝模及其制备方法

技术领域

本发明涉及镀锡拉丝模，尤其涉及的是一种钛合金镀锡拉丝模及其制备方法。

背景技术

镀锡拉丝模一般用于有色金属的镀锡拉拔中，金属线通过装有液体锡的锡池，通过浮在锡池表面的镀锡拉丝模从而达到镀锡均匀的效果。但传统生产的镀锡拉丝模因模套相对密度大于锡液密度，金属烧结块粉末成分金属的密度也大于锡的密度，因此模具易出现下沉掉进锡池，继而带来不良影响：若通电捡捞模具，工作人员存在安全隐患，但若断电捡捞模具，增加工作量，延长了工作时间，降低了工作效率。且传统镀锡拉丝模模套的金属成分和金属烧结块粉末金属成分与锡均具有亲和力，致使模具的入口端易粘连锡液，拉拔阻力增大，易造成拉拔生产中金属线的断裂及竹节的产生，影响金属线表面质量。因此传统镀锡拉丝模的生产中金属烧结块粉末的配方及模套材质的选择一直是制约镀锡拉丝模质量提高的重要因素。为此，如何选择金属烧结块粉末的成分以及模套材质成为拉丝模行业的发展趋势。此外，现有的镀锡拉丝模其入口角度一般不到90°，且入口高度较大，不利于入口喇叭口杂质的快速排出，金属线在镀锡拉丝过程中易吸附杂质，也会导致拉拔断线及竹节的产生。且现有镀锡拉丝模一般将有压盖的一端作为入口端，在拉拔过程中模套会对模芯及压盖施加很大的反作用力，使得压盖及模芯容易从模套中脱落，大大降低了模具的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种钛合金镀锡拉丝模及其制备方法，该钛合金镀锡拉丝模能防止其在锡液中下沉及粘连锡液、拉拔阻力小、防止产生断线及竹节，杂质能快速排出，模芯及压盖不易脱落，模具质量及寿命提高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种钛合金镀锡拉丝模，包括模套及镶嵌于所述模套内的模芯，所述模芯包括金属烧结块、金刚石颗粒和压盖，所述模套为钛合金模套，所述模套为上端开口的筒形圆柱体，所述模套的底部中心处设有上小下大的入口锥形孔作为拉丝模的入口端，所述入口端的入口锥形孔的角度为钝角，所述金属烧结块置于模套内的底部上，所述压盖位于金属烧结块的顶部，所述压盖中心处设有上大下小的出口锥形孔作为拉丝模的出口端，所述压盖上表面和模套上表面平齐，所述金刚石颗粒嵌入在金属烧结块上，所述金刚石颗粒位于模套的竖直中心线上，且所述金刚石颗粒距离模套上表面的距离大于其距离模套下表面的距离，所述金属烧结块的中心开设模孔，所述模孔为弧线形模孔。

作为上述钛合金镀锡拉丝模的优选实施方式，所述金属烧结块由混合金属粉末高温烧结压制而成，所述混合金属粉末主要成分为钛80％～82％、铝8％～10％、镍5％～6％。

作为上述钛合金镀锡拉丝模的优选实施方式，所述金刚石颗粒在模套的竖直中心线上偏离模套中心的距离为1.5～2mm。

作为上述钛合金镀锡拉丝模的优选实施方式，所述模套竖直方向的高度为8mm，所述压盖竖直方向的高度为3mm。

作为上述钛合金镀锡拉丝模的优选实施方式，所述入口端的模套上的入口锥形孔的角度为120°。

作为上述钛合金镀锡拉丝模的优选实施方式，所述金属烧结块和钻石颗粒的底部形成反口，所述反口的高度为模芯高度的15％。

作为上述钛合金镀锡拉丝模的优选实施方式，所述模套的外圆设有倒角。

本发明还公开了上述的一种钛合金镀锡拉丝模的制备方法，包括如下步骤：

(1)按设定尺寸制得钛合金模套；

(2)按照钛80％～82％、铝8％～10％、镍5％～6％为主要成分配备混合金属粉末，将部分混合金属粉末放入模套内，盖上压盖，在烧结压机上常温压实后，取出压盖；

(3)将一粒金刚石颗粒粘结在模套中压实的金属粉体的中心；

(4)将剩余的混合金属粉末放入模套内，盖上压盖，再放入烧结压机上进行高温烧结压实，高温烧结压实后的混合金属粉末形成金属烧结块；

(5)最后对高温烧结压实后的金属烧结块及模套中心进行打孔制成拉丝模。

作为上述一种钛合金镀锡拉丝模的制备方法的优选，所述步骤(4)中，对加入了部分混合金属粉末的模套进行加热，加热到900～1100℃后保持温度不变，加热的同时施加压力，加热到设定温度后加压到4.5MPa然后保持压力不变，加热加压的时间为3～5min。

作为上述一种钛合金镀锡拉丝模的制备方法的优选，所述打孔过程依次为车出锥孔，激光打孔，精加工孔。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本镀锡拉丝模的模套采用钛合金模套，一方面因其密度小于锡液密度，从而大大提高了模具的在锡液中的浮力，解决了镀锡拉丝模易下沉的缺陷；另一方面因钛合金与锡不具有亲和力，这也避免了锡液与模套入口端处的粘连，减小了拉拔阻力。

2、本镀锡拉丝模的金属烧结块的混合金属粉末主要成分为钛80％～82％、铝8％～10％、镍5％～6％，其他为辅料，因钛占的比重很大而其本身的密度很小，这样混合金属粉末的平均密度小于锡的密度，从而保证了镀锡拉丝模能浮于锡液表面；所用混合金属粉末中只有镍与锡具有一定的亲和性，但镍在金属粉末中的比重很小，也相对减小了金属烧结块与锡的亲和性。

3、本镀锡拉丝模的金属烧结块的混合金属粉末采用钛合金，能与模芯形成良好的包覆状态，从而有效避免模芯脱落。

4、本镀锡拉丝模将金刚石颗粒沿着竖直方向偏离模套的中心而靠近作为入口端的模套底部，减小模套的入口高度，且将模套的入口角度由原来的不到90°增大为钝角120°，有利于进入入口端的喇叭口的杂质快速排出，从而避免了金属线因杂质的吸附而导致拉拔断线及竹节的产生。

5、本镀锡拉丝模将模套底部作为入口端，将有压盖的一端作为出口端，在金属线拉拔过程中，不会对压盖产生反冲击力，避免了压盖及金属烧结块从模套中脱落，且压盖嵌入深度也随着金刚石颗粒的下移而相应的增加了1.5～2mm，增加后其厚度为3mm，进一步避免了压盖脱落。

6、本镀锡拉丝模的模孔为弧线形模孔，该弧线形模孔内的压力分布和磨损都比较均匀、耐磨性好，减小拉拔阻力，防止金属丝拉不动或拉断。

7、本镀锡拉丝模的金属烧结块的混合金属粉末在烧结时对金刚石颗粒施加恰当的预压应力，进一步提高金刚石颗粒的韧性，从而提高了模具修复次数，成本也进一步降低。

附图说明

图1是本发明的钛合金镀锡拉丝模结构示意图。

图2是本发明的钛合金镀锡拉丝模的模套、压盖和金刚石颗粒的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一

参见图1、图2，本实施例提供的一种钛合金镀锡拉丝模，包括模套1及镶嵌于模套1内的模芯，模芯包括金属烧结块2、金刚石颗粒3和压盖5，模套1为钛合金模套1，模套1为上端开口的筒形圆柱体，模套1的外圆设有倒角12，以便其在模座上起定位导向作用且能防止磕碰伤到操作人员。模套1的底部中心处设有上小下大的入口锥形孔11作为拉丝模的入口端，入口端的入口锥形孔11的角度为钝角，优选为120°，金属烧结块2置于模套1内的底部上，压盖5位于金属烧结块2的顶部，压盖5中心处设有上大下小的出口锥形孔51作为拉丝模的出口端，压盖5上表面和模套1上表面平齐，金刚石颗粒3嵌入在金属烧结块2上，金刚石颗粒3位于模套1的竖直中心线上，且金刚石颗粒3距离模套1上表面的距离大于其距离模套1下表面的距离，金属烧结块2的中心开设模孔4，模孔4为弧线形的模孔4。

其中，金刚石颗粒3在模套1的竖直中心线上偏离模套1中心的距离为1.5～2mm。模套1竖直方向的高度为8mm，压盖5竖直方向的高度为3mm。金属烧结块2和钻石颗粒的底部形成反口6，反口6的高度为模芯高度的15％。

本实施例还公开了上述的一种钛合金镀锡拉丝模的制备方法，包括如下步骤：

(1)按设定尺寸制得钛合金模套1；

(2)按照钛80％、铝8％、镍5％为主要成分，其余辅料7％的比例配备混合金属粉末，将部分混合金属粉末放入模套1内，盖上压盖5，在烧结压机上常温压实后，取出压盖5；

(3)将一粒金刚石颗粒3粘结在模套1中压实的金属粉体的中心；

(4)将剩余的混合金属粉末放入模套1内，盖上压盖5，再放入烧结压机上进行高温烧结压实，高温烧结压实后的混合金属粉末形成金属烧结块2；具体过程为：对加入了部分混合金属粉末的模套1进行加热，加热到900℃后保持温度不变，加热的同时施加压力，加热到设定温度后加压到4.5MPa然后保持压力不变，加热加压的时间为3min；

(5)最后对高温烧结压实后的金属烧结块2及模套1中心进行打孔，打孔过程依次为车出锥孔，激光打孔，精加工孔，从而制成拉丝模。

实施例二

本实施例公开的一种钛合金镀锡拉丝模的制备方法，包括如下步骤：

(1)按设定尺寸制得钛合金模套1；

(2)按照钛82％、铝10％、镍6％为主要成分，其余辅料2％的比例配备混合金属粉末，将部分混合金属粉末放入模套1内，盖上压盖5，在烧结压机上常温压实后，取出压盖5；

(3)将一粒金刚石颗粒3粘结在模套1中压实的金属粉体的中心；

(4)将剩余的混合金属粉末放入模套1内，盖上压盖5，再放入烧结压机上进行高温烧结压实，高温烧结压实后的混合金属粉末形成金属烧结块2；具体过程为：对加入了部分混合金属粉末的模套1进行加热，加热到1100℃后保持温度不变，加热的同时施加压力，加热到设定温度后加压到4.5MPa然后保持压力不变，加热加压的时间为5min；

(5)最后对高温烧结压实后的金属烧结块2及模套1中心进行打孔，打孔过程依次为车出锥孔，激光打孔，精加工孔，从而制成拉丝模。

实施例三

本实施例还公开了上述的一种钛合金镀锡拉丝模的制备方法，包括如下步骤：

(1)按设定尺寸制得钛合金模套1；

(2)按照钛81％、铝9％、镍5％为主要成分，其余辅料5％的比例配备混合金属粉末，将部分混合金属粉末放入模套1内，盖上压盖5，在烧结压机上常温压实后，取出压盖5；

(3)将一粒金刚石颗粒3粘结在模套1中压实的金属粉体的中心；

(4)将剩余的混合金属粉末放入模套1内，盖上压盖5，再放入烧结压机上进行高温烧结压实，高温烧结压实后的混合金属粉末形成金属烧结块2；具体过程为：对加入了部分混合金属粉末的模套1进行加热，加热到1000℃后保持温度不变，加热的同时施加压力，加热到设定温度后加压到4.5MPa然后保持压力不变，加热加压的时间为4min；

(5)最后对高温烧结压实后的金属烧结块2及模套1中心进行打孔，打孔过程依次为车出锥孔，激光打孔，精加工孔，从而制成拉丝模。

本发明的拉丝模在烧结过程中是先加热后加压，这样可实现较低压力使镀锡拉丝模的模套1变形，同时使金属粉末中部分金属达到其熔点熔化，从而能够浸润金刚石颗粒3。混合金属粉末在烧结过程中对金刚石颗粒3施加恰当的预压应力，在金属丝7拉丝过程中可以抵消掉或者抵消一部分对模壁的正应力。同时在反口6处的金属烧结块2具有一定的韧性，在拉丝过程中受到冲击力时，对金刚石颗粒3也起到一定的缓冲作用，从而减少金刚石颗粒3的开裂倾向，提高模具修复次数。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钛合金镀锡拉丝模，包括模套及镶嵌于所述模套内的模芯，所述模芯包括金属烧结块、金刚石颗粒和压盖，其特征在于：所述模套为钛合金模套，所述模套为上端开口的筒形圆柱体，所述模套的底部中心处设有上小下大的入口锥形孔作为拉丝模的入口端，所述入口端的入口锥形孔的角度为钝角，所述金属烧结块置于模套内的底部上，所述压盖位于金属烧结块的顶部，所述压盖中心处设有上大下小的出口锥形孔作为拉丝模的出口端，所述压盖上表面和模套上表面平齐，所述金刚石颗粒嵌入在金属烧结块上，所述金刚石颗粒位于模套的竖直中心线上，且所述金刚石颗粒距离模套上表面的距离大于其距离模套下表面的距离，所述金属烧结块的中心开设模孔，所述模孔为弧线形模孔；

所述金属烧结块由混合金属粉末高温烧结压制而成，所述混合金属粉末主要成分为钛80％～82％、铝8％～10％、镍5％～6％。

2.如权利要求1所述的一种钛合金镀锡拉丝模，其特征在于：所述金刚石颗粒在模套的竖直中心线上偏离模套中心的距离为1.5～2mm。

3.如权利要求2所述的一种钛合金镀锡拉丝模，其特征在于：所述模套竖直方向的高度为8mm，所述压盖竖直方向的高度为3mm。

4.如权利要求2所述的一种钛合金镀锡拉丝模，其特征在于：所述入口端的模套上的入口锥形孔的角度为120°。

5.如权利要求2所述的一种钛合金镀锡拉丝模，其特征在于：所述金属烧结块和金刚石颗粒的底部形成反口，所述反口的高度为模芯高度的15％。

6.如权利要求2所述的一种钛合金镀锡拉丝模，其特征在于：所述模套的外圆设有倒角。

7.如权利要求1至6任一所述的一种钛合金镀锡拉丝模的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按设定尺寸制得钛合金模套；

(2)按照钛80％～82％、铝8％～10％、镍5％～6％为主要成分配备混合金属粉末，将部分混合金属粉末放入模套内，盖上压盖，在烧结压机上常温压实后，取出压盖；

(3)将一粒金刚石颗粒粘结在模套中压实的金属粉体的中心；

(4)将剩余的混合金属粉末放入模套内，盖上压盖，再放入烧结压机上进行高温烧结压实，高温烧结压实后的混合金属粉末形成金属烧结块；

(5)最后对高温烧结压实后的金属烧结块及模套中心进行打孔制成拉丝模。

8.如权利要求7所述的一种钛合金镀锡拉丝模的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，对加入了部分混合金属粉末的模套进行加热，加热到900～1100℃后保持温度不变，加热的同时施加压力，加热到设定温度后加压到4.5MPa然后保持压力不变，加热加压的时间为3～5min。

9.如权利要求7所述的一种钛合金镀锡拉丝模的制备方法，其特征在于，打孔过程依次为车出锥孔，激光打孔，精加工孔。