CN104399982A - 一种新型拉丝模模芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型拉丝模模芯的制备方法，该制备方法包括如下步骤：a）选材配料，b）球磨混料，c）压制烧结，d）激光制芯，e）热处理。本发明揭示了一种新型拉丝模模芯的制备方法，该制备方法工序安排合理，工艺实施简便，制得的模芯在硬度和耐磨性方面的性能表现突出，且兼顾钢材良好的塑性和韧性，提升了拉丝模模芯的使用寿命及使用性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种拉丝模模芯的制备方法，尤其涉及一种硬度、耐磨性能突出，且兼顾良好塑性、韧性的拉丝模模芯的制备方法，属于模具制造技术领域。
背景技术
拉丝模是进行金属线（棒）材料拉伸的工具，其本体主要由钢套和模芯组成，钢套通常选用为不锈钢材质，模芯可选用硬质合金、合金钢、天然金刚石、人工金刚石、陶瓷等材质。硬质合金、天然金刚石或人工金刚石材质模芯的制备工艺复杂，成本较高，由于在线材拉拔过程中存在较大的摩擦和振动，模芯属于高损耗零件，其维修及更换的费用占到了拉拔生产总耗材的50%以上，性价比不高；合金钢材质的模芯在制备成本方面具有优势，但其耐磨、耐热、耐蚀等方面的性能还存在不足，使用寿命较低，成型线材的表面质量也并不高；而陶瓷材质具有良好的耐磨、耐高温、耐腐蚀及高强度，制备成本适中，但现行的陶瓷模芯在抗热冲击及韧性方面的能力还存在不足，加工难度大，因此，还无法做到大规模应用。
综上所述，现行的拉丝模模芯还无法在使用性能、制备成本及制备方法等方面做到完全兼顾，不能完全满足线材拉拔工艺的生产需要，其材质及制备方法还有待进一步研发。
发明内容
针对上述需求，本发明提供了一种新型拉丝模模芯的制备方法，该制备方法工序安排合理，实施简便，成本适中，制得的模芯具有优良而稳定的综合力学性能，且在硬度和耐磨性方面表现优异。
本发明是一种新型拉丝模模芯的制备方法，该制备方法包括如下步骤：a）选材配料，b）球磨混料，c）压制烧结，d）激光制芯，e）热处理。
在本发明一较佳实施例中，所述的步骤a）中，模芯原料由硬质相和粘结相组成，硬质相原料可选用纳米碳化钛、纳米碳化钨或纳米碳氮化钛粉料中的一种，粘结相原料可选用高速钢或铬钼钒钢的细粉料；硬质相原料的平均颗粒直径约为2-4um；粘结相原料的平均颗粒直径约为20-25um。
在本发明一较佳实施例中，所述的步骤b）中，设备选用摆动式球磨机，球磨罐材料为滚珠轴承钢，磨球为硬质合金球，球料比控制在18-20:1；球磨过程中，球磨罐中充氩气，球磨时间控制在50-60小时；球磨处理后的硬质相的平均颗粒直径约为50-60nm，粘结相的平均颗粒直径约为5-7um，粉料中的间距控制在0.3-0.5um。
在本发明一较佳实施例中，所述的步骤c）中，使用粉末压制液压设备对原料进行压制处理，压力控制在30-35MPa，模芯坯料为柱状，直径约为8-10mm，长度约为2-2.2cm；烧结工艺在脉冲电流烧结设备中进行，电流为400A，电压为12V，脉冲持续时间2.5ms，频率为350Hz；烧结过程中的升温速度控制在500℃/min，烧结温度控制在1200℃-1250℃，烧结处理后在1200℃中保温2-2.5分钟。
在本发明一较佳实施例中，所述的步骤e）中，热处理工艺包括淬火和低温回火处理；淬火方式为等温淬火，首先，将模芯加热至900℃-950℃；然后，在盐浴中冷却至240℃-260℃；接着，置于加热炉，并在240℃-260℃温度下保温处理3-4小时；最后，在空气中冷却至室温；回火处理的温度控制在180℃-190℃，保温2小时后空冷。
本发明揭示了一种新型拉丝模模芯的制备方法，该制备方法工序安排合理，工艺实施简便，制得的模芯在硬度和耐磨性方面的性能表现突出，且兼顾钢材良好的塑性和韧性，提升了拉丝模模芯的使用寿命及使用性能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明实施例新型拉丝模模芯的制备方法的工序步骤图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
图1是本发明实施例新型拉丝模模芯的制备方法的工序步骤图；该制备方法包括如下步骤：a）选材配料，b）球磨混料，c）压制烧结，d）激光制芯，e）热处理。
实施例1
本发明提及的新型拉丝模模芯的制备方法如下：
a）选材配料，模芯原料的主要成分及其质量百分比为：硬质相15%：粘结相85%；硬质相原料选用纳米碳化钛粉料，粘结相原料选用高速钢细粉料；硬质相原料的平均颗粒直径约为2-3um；粘结相原料的平均颗粒直径约为22-23um；
b）球磨混料，设备选用摆动式球磨机，球磨罐材料为滚珠轴承钢，磨球为硬质合金球，球料比控制在19:1；球磨过程中，球磨罐中充氩气，球磨时间控制在53-55小时；球磨处理后的硬质相的平均颗粒直径约为50-55nm，粘结相的平均颗粒直径约为5-6um，粉料中的间距控制在0.3-0.5um；
c）压制烧结，使用粉末压制液压设备对原料进行压制处理，压力控制在32MPa，模芯坯料为柱状，直径约为8mm，长度约为2cm；烧结工艺在脉冲电流烧结设备中进行，电流为400A，电压为12V，脉冲持续时间2.5ms，频率为350Hz；烧结过程中的升温速度控制在500℃/min，烧结温度控制在1200℃-1220℃，烧结处理后在1200℃中保温2分钟；
d）激光制芯，采用脉冲激光器对模芯进行模孔加工，膜孔的孔径控制在1-1.2mm；
e）热处理, 热处理工艺包括淬火和低温回火处理；淬火方式为等温淬火，首先，将模芯加热至900℃-920℃；然后，在盐浴中冷却至240℃；接着，置于加热炉，并在240℃温度下保温处理3.5小时；最后，在空气中冷却至室温；回火处理的温度控制在180℃，保温2小时后空冷；通过上述工艺处理后的模芯的硬度可达90HRA，且具有良好的综合力学性能。
实施例2
本发明提及的新型拉丝模模芯的制备方法如下：
a）选材配料，模芯原料的主要成分及其质量百分比为：硬质相14%：粘结相86%；硬质相原料选用纳米碳化钨粉料，粘结相原料选用铬钼钒钢的细粉料；硬质相原料的平均颗粒直径约为3-4um；粘结相原料的平均颗粒直径约为24-25um；
b）球磨混料，设备选用摆动式球磨机，球磨罐材料为滚珠轴承钢，磨球为硬质合金球，球料比控制在18:1；球磨过程中，球磨罐中充氩气，球磨时间控制在56-57小时；球磨处理后的硬质相的平均颗粒直径约为50-55nm，粘结相的平均颗粒直径约为5-6um，粉料中的间距控制在0.3-0.5um；
c）压制烧结，使用粉末压制液压设备对原料进行压制处理，压力控制在33MPa，模芯坯料为柱状，直径约为9mm，长度约为2cm；烧结工艺在脉冲电流烧结设备中进行，电流为400A，电压为12V，脉冲持续时间2.5ms，频率为350Hz；烧结过程中的升温速度控制在500℃/min，烧结温度控制在1240℃-1250℃，烧结处理后在1200℃中保温2.5分钟；
d）激光制芯，采用脉冲激光器对模芯进行模孔加工，膜孔的孔径控制在1-1.2mm；
e）热处理, 热处理工艺包括淬火和低温回火处理；淬火方式为等温淬火，首先，将模芯加热至940℃-950℃；然后，在盐浴中冷却至260℃；接着，置于加热炉，并在260℃温度下保温处理3小时；最后，在空气中冷却至室温；回火处理的温度控制在190℃，保温2.5小时后空冷；通过上述工艺处理后的模芯的硬度可达92HRA，且具有良好的综合力学性能。
本发明揭示了一种新型拉丝模模芯的制备方法，其特点是：该制备方法工序安排合理，工艺实施简便，制得的模芯在硬度和耐磨性方面的性能表现突出，且兼顾钢材良好的塑性和韧性，提升了拉丝模模芯的使用寿命及使用性能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种新型拉丝模模芯的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：a）选材配料，b）球磨混料，c）压制烧结，d）激光制芯，e）热处理。
2.根据权利要求1所述的新型拉丝模模芯的制备方法，其特征在于，所述的步骤a）中，模芯原料由硬质相和粘结相组成，硬质相原料可选用纳米碳化钛、纳米碳化钨或纳米碳氮化钛粉料中的一种，粘结相原料可选用高速钢或铬钼钒钢的细粉料；硬质相原料的平均颗粒直径约为2-4um；粘结相原料的平均颗粒直径约为20-25um。
3.根据权利要求1所述的新型拉丝模模芯的制备方法，其特征在于，所述的步骤b）中，设备选用摆动式球磨机，球磨罐材料为滚珠轴承钢，磨球为硬质合金球，球料比控制在18-20:1；球磨过程中，球磨罐中充氩气，球磨时间控制在50-60小时；球磨处理后的硬质相的平均颗粒直径约为50-60nm，粘结相的平均颗粒直径约为5-7um，粉料中的间距控制在0.3-0.5um。
4.根据权利要求1所述的新型拉丝模模芯的制备方法，其特征在于，所述的步骤c）中，使用粉末压制液压设备对原料进行压制处理，压力控制在30-35MPa，模芯坯料为柱状，直径约为8-10mm，长度约为2-2.2cm；烧结工艺在脉冲电流烧结设备中进行，电流为400A，电压为12V，脉冲持续时间2.5ms，频率为350Hz；烧结过程中的升温速度控制在500℃/min，烧结温度控制在1200℃-1250℃，烧结处理后在1200℃中保温2-2.5分钟。
5.根据权利要求1所述的新型拉丝模模芯的制备方法，其特征在于，所述的步骤e）中，热处理工艺包括淬火和低温回火处理；淬火方式为等温淬火，首先，将模芯加热至900℃-950℃；然后，在盐浴中冷却至240℃-260℃；接着，置于加热炉，并在240℃-260℃温度下保温处理3-4小时；最后，在空气中冷却至室温；回火处理的温度控制在180℃-190℃，保温2小时后空冷。
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