CN109365554B - 金刚线母线拉丝模具的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金刚线母线拉丝模具的生产工艺，涉及拉丝模技术领域，旨在解决烧结体的硬度过高而韧性不足以及聚晶金刚石散热缓慢的问题，其技术方案要点是：一种金刚线母线拉丝模具的生产工艺，包括以下步骤：S2、按比例将30%的铜粉、20%的镍粉、10%的银粉、3%的锌粉、6%的钨粉、8%的锰粉、21%的锡粉均匀混合并充分研磨，制得烧结粉末；S4、取多个模套装填件装夹于烧结压机内，由烧结压机完成烧结体的烧结成型，压制压力为0.3‑0.4MPa，以11‑14℃/s的速率，升温至610‑630℃，保持14‑15min，后随炉冷却到200℃以下，制得模套金刚石复合料。本发明的一种金刚线母线拉丝模具的生产工艺，降低了烧结体发生脆裂的隐患，提高了烧结体的热传导性能，提升聚晶金刚石的散热能力。

Description

金刚线母线拉丝模具的生产工艺

技术领域

本发明涉及拉丝模技术领域，更具体地说，它涉及一种金刚线母线拉丝模具的生产工艺。

背景技术

金刚线是金刚石切割线的简称，还被称为之为钻石切割线或者钻石线，大体上是把金刚石的微小颗粒镶嵌在母线上，做成的金刚石切割线；金刚线母线拉丝模具则是运用于拉丝机之上，专用于拉丝生产金刚线母线的模具。

金刚线母线拉丝模具如图5所示，包括模具座1、与模具座1卡接固定的模套11、设置于模套11的聚晶金刚石12、以及填充于聚晶金刚石12与模套11之间的烧结体13；烧结体13的作用在于保护聚晶金刚石12，降低其易脆裂的隐患，现有技术中多采用粉末烧结的加工工艺形成烧结体13，公告号为CN104550962B的中国专利公开的一种高致密度聚晶金刚石拉丝模的微波烧结制作工艺，其公开有烧结粉末的配方为：34-37wt％的铁粉、20-25wt％的镍粉、15-19wt％的铜粉、8-10wt％ 的铝粉、8-10wt％的锌粉、1-2wt％的锡粉、1-2wt％的镁粉、2-3wt％的银粉、1-2wt％的磷 粉、2-3wt％的锌-30wt％铝中间合金粉。

经实际运用发现，采用引证文件中所提供的烧结粉末配方制得的烧结体13在应用于金刚线母线拉丝模具中时，由于烧结体13的硬度过高而韧性不足，存在烧结体发生脆裂的隐患，由于烧结体13热传导性能不足，存在聚晶金刚石12散热缓慢的问题；因此需要提出一种新的方案来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种金刚线母线拉丝模具的生产工艺，通过提高铜粉与锡粉的用量比例，取消铁粉的用量，一方面降低烧结体发生脆裂的隐患，另一方面提高烧结体的热传导性能，提升聚晶金刚石的散热能力。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种金刚线母线拉丝模具的生产工艺，包括以下步骤：S1、通过数控车床加工形成符合装配要求的模套，通过激光打孔机于模套端面中心开设中心孔槽，制得模套；S2、按比例将30%的铜粉、20%的镍粉、10%的银粉、3%的锌粉、6%的钨粉、8%的锰粉、21%的锡粉均匀混合并充分研磨，制得烧结粉末；S3、将聚晶金刚石放置于模套的中心孔槽内，称取烧结粉末并将其填充于中心孔槽内，并施力按压确保烧结粉末充满中心孔槽，最后取用有模盖卡接罩设于中心孔槽的开口处，制得模套装填件；S4、取多个模套装填件装夹于烧结压机内，由烧结压机完成烧结体的烧结成型，热压过程如下：压制压力为0.3-0.4MPa，以11-14℃/s的速率，升温至610-630℃，保持14-15min，后随炉冷却到200℃以下，制得模套金刚石复合料；S5、将模套金刚石复合料装夹固定于精密激光打孔机，由精密激光打孔机开设拉丝孔，拉丝孔的尺寸精度为±0.005mm；S6、将完成激光打孔后的模套金刚石复合料放置于超声波研磨抛光机之上，从而由超声波研磨抛光机完成拉丝孔孔壁的抛光，抛光后拉丝孔的尺寸精度为±0.0002mm；S7、将抛光后的模套金刚石复合料对准于模具座，并通过压床冲压固定模套金刚石复合料与模具座，制成金刚线母线拉丝模具。

通过采用上述技术方案，步骤S1根据实际的装配要求制造模套，从而提升金刚线母线拉丝模具的适应能力，使其符合多种型号及不同厂家的拉丝机的安装需求；步骤S2烧结粉末通过提高铜粉与锡粉的用量比例，取消铁粉的用量，从而降低烧结体的硬度，进而提高其韧性，降低烧结体发生脆裂的隐患，有效提高使用寿命，同时，铜的热传导性能优于铁，从而提高烧结体的热传导性能，进而提升聚晶金刚石的散热能力，有效避免因温度差异过大而影响拉丝产品的性能；步骤S3增设模盖封闭中心孔槽开口处，一方面避免烧结粉末发生散落，符合批量制得模套装填件的技术要求，另一方面在金刚线拉丝模具完成生产后，模盖与模套呈包裹状连接烧结体，有效提升烧结体与模套的连接强度；步骤S4根据优化后的烧结粉末配方，利用铜粉、锡粉相较于铁粉更便于加工的材料特性，降低了压制压力，有效避免模套因压力过大而发生损坏，此处需要说明，铁粉的烧结时相较于铜粉需要更高的温度要求，因此本发明在不降低温度的情况下，可较大程度地降低压制压力；步骤S6通过超声波研磨抛光机对拉丝孔孔壁进行抛光，有效提高拉丝孔的尺寸精度。

本发明进一步设置为：所述步骤S1完成中心孔槽的开设后，通过激光打孔机进一步开槽形成有供聚晶金刚石嵌入的校准槽。

通过采用上述技术方案，一方面限定聚晶金刚石于中心孔槽内的放置位置，确保聚晶金刚石处于模套的中心位置，另一方面避免在烧结制成烧结体之前聚晶金刚石发生位置移动。

本发明进一步设置为：所述步骤S2烧结粉末完成配制后，通过容器分装，每份烧结粉末的重量等于单一模套装填件所需用量。

通过采用上述技术方案，提前对烧结粉末进行称量分装，从而提高烧结粉末的装填效率，达到更加符合车间流水线生产的技术效果。

本发明进一步设置为：所述步骤S3所用模盖与中心孔槽过盈配合，通过压机将模盖压入中心孔槽至其表面与模套端面齐平。

通过采用上述技术方案，实现模盖与模套之间的固定，有效防止模套装填件在移动过程中，模盖发生松动脱落。

本发明进一步设置为：所述步骤S5在完成拉丝孔的开设后，由精密激光打孔机于拉丝孔一端开设锥状的出线口，翻转并装夹模套金刚石复合料，并由精密激光打孔机于拉丝孔另一端开设锥状的入线口。

通过采用上述技术方案，一方面避免模套与金刚线母线接触，而发生磨损，另一方面为引导金刚线母线穿过拉丝孔提供便利。

本发明进一步设置为：所述步骤S6先通过线径抛光机抛光后，再由超声波研磨抛光机进行抛光。

通过采用上述技术方案，先采用效率较高且运行成本较低的线径抛光机进行抛光，再采用抛光精度较高但是效率较低的超声波研磨抛光机进行抛光，从而在确保抛光精度的前提下，有效提高生产效率，降低生产成本。

综上所述，本发明具有以下有益效果：根据实际的装配要求制造模套，从而提升金刚线母线拉丝模具的适应能力，使其符合多种型号及不同厂家的拉丝机；烧结粉末通过提高铜粉与锡粉的用量比例，取消铁粉的用量，从而降低烧结体的硬度，进而提高其韧性，降低烧结体发生脆裂的隐患，有效提高使用寿命；铜的热传导性能优于铁，从而提高烧结体的热传导性能，进而提升聚晶金刚石的散热能力，有效避免因温度差异过大而影响拉丝产品的性能；增设模盖封闭中心孔槽开口处，一方面避免烧结粉末发生散落，符合批量制得模套装填件的技术要求，另一方面在金刚线拉丝模具完成生产后，模盖与模套呈包裹状连接烧结体，有效提升烧结体与模套的连接强度；利用铜粉、锡粉相较于铁粉更便于加工的材料特性，降低了压制压力，有效避免模套因压力过大而发生损坏；通过超声波研磨抛光机对拉丝孔孔壁进行抛光，有效提高拉丝孔的尺寸精度；通过设置校准槽将聚晶金刚石限制于中心孔槽的中心，从而确保聚晶金刚石处于模套的中心位置；提前对烧结粉末进行称量分装，从而提高烧结粉末的装填效率，达到更加符合车间流水线生产的技术效果；通过压机固定模盖与模套，从而模盖发生松动脱落；设置锥状的入线口和出线口，一方面避免模套与金刚线母线接触，而发生磨损，另一方面为引导金刚线母线穿过拉丝孔提供便利；采用线径抛光机和超声波研磨抛光机分步进行抛光，从而在确保抛光精度的前提下，有效提高生产效率，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明模套的局部剖视图；

图2为本发明模套装填件的局部剖视图；

图3为本发明模套金刚石复合料的局部剖视图，该附图中模套金刚石复合料完成有拉丝孔的开设；

图4为本发明模套金刚石复合料的局部剖视图，该附图与图3的区别在于拉丝孔两端分别开设有入线口和出线口；

图5为本发明所需生产的金刚线母线拉丝模具的结构示意图，该附图进行有局部剖视处理。

附图说明：1、模具座；11、模套；12、聚晶金刚石；13、烧结体；14、中心孔槽；15、模盖；16、模套装填件；17、模套金刚石复合料；18、拉丝孔；19、校准槽；20、出线口；21、入线口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

金刚线母线拉丝模具的生产工艺，包括以下步骤：

步骤S1（参考图1）、通过数控车床加工形成符合装配要求的模套11，通过激光打孔机于模套11端面中心开设中心孔槽14，制得模套11；技术效果：根据实际的装配要求制造模套11，从而提升金刚线母线拉丝模具的适应能力，使其符合多种型号及不同厂家的拉丝机。

S2（参考图2、图3）、按比例将30%的铜粉、20%的镍粉、10%的银粉、3%的锌粉、6%的钨粉、8%的锰粉、21%的锡粉均匀混合并充分研磨，制得烧结粉末；技术效果：烧结粉末通过提高铜粉与锡粉的用量比例，取消铁粉的用量，从而降低烧结体13的硬度，进而提高其韧性，降低烧结体13发生脆裂的隐患，有效提高使用寿命，同时，铜的热传导性能优于铁，从而提高烧结体13的热传导性能，进而提升聚晶金刚石12的散热能力，有效避免因温度差异过大而影响拉丝产品的性能。

S3（参考图2、图3）、将聚晶金刚石12放置于模套11的中心孔槽14内，取烧结粉末并将其填充于中心孔槽14内，并施力按压确保烧结粉末充满中心孔槽14，最后取用有模盖15卡接罩设于中心孔槽14的开口处，制得模套装填件16；技术效果：增设模盖15封闭中心孔槽14开口处，一方面避免烧结粉末发生散落，符合批量制得模套装填件16的技术要求，另一方面在金刚线拉丝模具完成生产后，模盖15与模套11呈包裹状连接烧结体13，有效提升烧结体13与模套11的连接强度，此处需要说明，若不设置模盖15，完成烧结粉末的填充后需要及时进行烧结，但是烧结和装填两个步骤的耗时存在差异，因此不利于车间流水线的生产。

S4（参考图2、图3）、取多个模套装填件16装夹于烧结压机内，由烧结压机完成烧结体13的烧结成型，热压过程如下：压制压力为0.3-0.4MPa，以11-14℃/s的速率，升温至610-630℃，保持14-15min，后随炉冷却到200℃以下，制得模套金刚石复合料17；技术效果：利用铜粉、锡粉相较于铁粉更便于加工的材料特性，降低了压制压力，有效避免模套11因压力过大而发生损坏，此处需要说明，铁粉在烧结时相较于铜粉需要更高的温度，因此本发明在不降低温度的情况下，可较大程度地降低压制压力。

S5（参考图3）、将模套金刚石复合料17装夹固定于精密激光打孔机，由精密激光打孔机开设拉丝孔18，拉丝孔18的尺寸精度为±0.005mm。

S6（参考图3）、将完成激光打孔后的模套金刚石复合料17放置于超声波研磨抛光机之上，从而由超声波研磨抛光机完成拉丝孔18孔壁的抛光，抛光后拉丝孔18的尺寸精度为±0.0002mm；技术效果：通过超声波研磨抛光机对拉丝孔18的孔壁进行抛光，有效提高拉丝孔18的尺寸精度。

S7（参考图5）、将抛光后的模套金刚石复合料17对准于模具座1，并通过压床冲压固定模套金刚石复合料17与模具座1，制成金刚线母线拉丝模具。

本发明为适应生产车间的批量生产，步骤S3采用批量制成模套装填件16后，再进行步骤S4烧结，所以模套装填件16需要反复拿放与运输，为避免因为拿放和运输模套装填件16而导致聚晶金刚石12的位置发生偏移，如图1、图2所示，步骤S1完成中心孔槽14的开设后，通过激光打孔机进一步开槽形成有供聚晶金刚石12嵌入的校准槽19，从而由校准槽19对聚晶金刚石12进行限制，一方面避免聚晶金刚石12发生位置偏移，另一方面确保聚晶金刚石12处于模套11的中心位置。

为避免模套装填件16在拿放和运输过程中模盖15发生松动脱落，如图2所示，步骤S3所用模盖15与中心孔槽14过盈配合，且通过压机将模盖15压入中心孔槽14至其表面与模套11端面齐平，从而利用卡接的方式初步固定模盖15与模套11，有效防止模盖15发生松动脱落。

为提高步骤S3烧结粉末的装填效率，步骤S2烧结粉末完成配制后，通过容器分装，每份烧结粉末的重量等于单一模套装填件16所需用量，从而在装填烧结粉末时无需工人进行称量，有效提高烧结粉末的装填效率。

为避免因模套11与金刚线母线接触而发生磨损，如图3、图4所示，步骤S5在完成拉丝孔18的开设后，由精密激光打孔机于拉丝孔18一端开设锥状的出线口20，翻转并装夹模套金刚石复合料17，并由精密激光打孔机于拉丝孔18另一端开设锥状的入线口21，通过增设入线口21和出线口20，一方面避免因模套11与金刚线母线接触而发生磨损，另一方面为引导金刚线母线穿过拉丝孔18提供便利。

为提高抛光效率，步骤S6先通过线径抛光机抛光后，再由超声波研磨抛光机进行抛光，先采用效率较高且运行成本较低的线径抛光机进行抛光，再采用抛光精度较高但是效率较低的超声波研磨抛光机进行抛光，从而在确保抛光精度的前提下，有效提高生产效率，降低生产成本。

具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种金刚线母线拉丝模具的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、通过数控车床加工形成符合装配要求的模套（11），通过激光打孔机于模套（11）端面中心开设中心孔槽（14），制得模套（11）；

S2、按比例将30%的铜粉、20%的镍粉、10%的银粉、3%的锌粉、6%的钨粉、8%的锰粉、21%的锡粉均匀混合并充分研磨，制得烧结粉末；

S3、将聚晶金刚石（12）放置于模套（11）的中心孔槽（14）内，称取烧结粉末并将其填充于中心孔槽（14）内，并施力按压确保烧结粉末充满中心孔槽（14），最后取用有模盖（15）卡接罩设于中心孔槽（14）的开口处，制得模套装填件（16）；

S4、取多个模套装填件（16）装夹于烧结压机内，由烧结压机完成烧结体（13）的烧结成型，热压过程如下：压制压力为0.3-0.4MPa，以11-14℃/s的速率，升温至610-630℃，保持14-15min，后随炉冷却到200℃以下，制得模套金刚石复合料（17）；

S5、将模套金刚石复合料（17）装夹固定于精密激光打孔机，由精密激光打孔机开设拉丝孔（18），拉丝孔（18）的尺寸精度为±0.005mm；

S6、将完成激光打孔后的模套金刚石复合料（17）放置于超声波研磨抛光机之上，从而由超声波研磨抛光机完成拉丝孔（18）孔壁的抛光，抛光后拉丝孔（18）的尺寸精度为±0.0002mm；

S7、将抛光后的模套金刚石复合料（17）对准于模具座（1），并通过压床冲压固定模套金刚石复合料（17）与模具座（1），制成金刚线母线拉丝模具。

2.根据权利要求1所述的金刚线母线拉丝模具的生产工艺，其特征在于：所述步骤S1完成中心孔槽（14）的开设后，通过激光打孔机进一步开槽形成有供聚晶金刚石（12）嵌入的校准槽（19）。

3.根据权利要求1所述的金刚线母线拉丝模具的生产工艺，其特征在于：所述步骤S2烧结粉末完成配制后，通过容器分装，每份烧结粉末的重量等于单一模套装填件（16）所需用量。

4.根据权利要求1所述的金刚线母线拉丝模具的生产工艺，其特征在于：所述步骤S3所用模盖（15）与中心孔槽（14）过盈配合，通过压机将模盖（15）压入中心孔槽（14）至其表面与模套（11）端面齐平。

5.根据权利要求1所述的金刚线母线拉丝模具的生产工艺，其特征在于：所述步骤S5在完成拉丝孔（18）的开设后，由精密激光打孔机于拉丝孔（18）一端开设锥状的出线口（20），翻转并装夹模套金刚石复合料（17），并由精密激光打孔机于拉丝孔（18）另一端开设锥状的入线口（21）。

6.根据权利要求1所述的金刚线母线拉丝模具的生产工艺，其特征在于：所述步骤S6先通过线径抛光机抛光后，再由超声波研磨抛光机进行抛光。