CN110170539A - 一种超细太阳能光伏用人造金刚石拉制模及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了模具技术领域的一种超细太阳能光伏用人造金刚石拉制模及其制备方法，包括外套、嵌套、单晶模芯和芯环，所述外套的圆周内壁镶嵌有嵌套，所述嵌套的圆周内壁镶嵌有单晶模芯，所述单晶模芯的圆周内壁镶嵌有芯环，所述芯环的圆周内壁一体成型连接有模芯内孔，通过改变粉末配方，在粉末中添加镍基合金粉、预合金粉末、气雾化粉末和钎焊粉末等，可增加烧结后合金的强度，增强胎体对金刚石的机械把持力，从而有效的提高金刚石的利用率，增强拉丝过程粉末包裹力，防止单晶模芯脱离，达到提高工具使用寿命的效果，改变模芯内孔结构设计，反口角度为45°～60°，拉拔阻力降低，不会损伤铜层。

Description

一种超细太阳能光伏用人造金刚石拉制模及其制备方法

技术领域

本发明涉及模具技术领域，具体为一种超细太阳能光伏用人造金刚石拉制模及其制备方法。

背景技术

模具是在工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具，简而言之，模具是用来制作成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成，它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工，素有“工业之母”的称号。

而拉制模通常指各种拉制金属线的模具，还有拉光纤的拉制模，所有拉制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，金刚石拉制模由于采用天然金刚石作原料，从而具有强的耐磨性，使用寿命极高。

传统的拉制模孔径由最初的0.14mm、0.10mm、0.08mm、0.07mm、0.06mm、0.05mm、0.04mm，一路衍变，进口多晶PCD能达到的最细孔径1μm，国产的是3μm，由于多晶PCD颗粒度大，拉拔阻力大，拟采用单晶（本质为玻璃）模芯，作为光伏拉制模原材料，迎合微孔的趋势，但是单晶模芯易极易脱落，对于拉拔的阻力较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超细太阳能光伏用人造金刚石拉制模及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的现有传统的拉制模孔径由最初的0.14mm、0.10mm、0.08mm、0.07mm、0.06mm、0.05mm、0.04mm，一路衍变，进口多晶PCD能达到的最细孔径1μm，国产的是3μm，由于多晶PCD颗粒度大，拉拔阻力大，拟采用单晶（本质为玻璃）模芯，作为光伏拉制模原材料，迎合微孔的趋势，但是单晶模芯易极易脱落，对于拉拔的阻力较高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超细太阳能光伏用人造金刚石拉制模，包括外套、嵌套、单晶模芯和芯环，所述外套的圆周内壁镶嵌所述嵌套，所述嵌套的圆周内壁镶嵌所述单晶模芯，所述单晶模芯的圆周内壁镶嵌所述芯环，所述芯环的圆周内壁一体成型连接有模芯内孔，所述模芯内孔的反口角度为45°～60°。

优选的，所述嵌套、所述芯环的中心点和所述模芯内孔的中心点位置相同。

一种超细太阳能光伏用人造金刚石拉制模的制备方法，该超细太阳能光伏用人造金刚石拉制模的制备方法包括如下步骤：

S1：原料材料：选用石墨粉、接触粉、镍基合金粉、预合金粉末、气雾化粉末和钎焊粉末，按照5：3：1：0.5：0.3：0.2的比例混合，经过冷压成柱和脱氧处理，利用单轴向压力机对材料进行合成，处理后的合成块装入叶蜡石的合成腔体中，两端导电帽将大电流引入缠绕在合成块周围的碳质薄件发热体上，在合成块周围形成一个加热炉，其中温度为1400℃，压力为5GPa；

S2：切割及镶套：采用机械切割方式，选用烧结金刚石切割片，对合成块的材料进行切割，确保切割面水平无明显断层，切割过程中需要循环水喷洒切割面，把切割后的所述嵌套采用机械压合的方式嵌入到所述外套的圆周内壁之中过盈连接；

S3：高温烧结：涂镶套粉之后，进行高温烧结，前期烧结温度1600℃，持续30min，中期烧结温度1200℃，持续15min，后期恒温800℃，持续30min，压力为3.5GPa；

S4：抛光及精铣：对合成块进行固定，采用高速线抛光机，压缩角度7°—9°，模座偏转角3.5°，达到切削和材料表面塑性变形效果，以去掉被抛光后的凸部，抛光时间为5min，以合成块表面无明显颗粒为主，抛光过程需利用磨头进行孔径的规整，磨头跳动小于0.005厘米，采用铣床来进行精铣工作，精铣需要按照规定，完成最终尺寸控制和表面光洁度；

S5：激光打孔：对合成块进行固定，利用激光打孔机对合成块的中心点位置进行打孔，产生孔径后，对孔径的内壁粉末进行清理；

S6：粗研磨：在内径中添加金刚粉并进行粗研磨，粗研磨采用超声研磨设备，根据拉制模内径需要的角度，调整超声研磨设备的超声波速度，来控制内径角度精准度，研磨时间为6min，随后检查内径，确保内径无裂缝后，进行二次抛光，即成拉制模；

S7：三坐标检验：采用三坐标测量仪，对拉制模进行测量，确定拉制模的尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度，合格品入库，不合格品进行二次返工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过改变粉末配方，在粉末中添加镍基合金粉、预合金粉末、气雾化粉末和钎焊粉末等，可增加烧结后合金的强度，增强胎体对金刚石的机械把持力，从而有效的提高金刚石的利用率，增强拉丝过程粉末包裹力，防止单晶模芯脱离，达到提高工具使用寿命的效果，改变模芯内孔结构设计，反口角度为45°～60°，拉拔阻力降低，不会损伤铜层。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明剖面示意图。

图中：100外套、200嵌套、300单晶模芯、400芯环、410模芯内孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种超细太阳能光伏用人造金刚石拉制模的制备方法，可使单晶模芯不易脱落，拉拔阻力小，请参阅图1-2，包括外套100、嵌套200、单晶模芯300和芯环400；

请再次参阅图1，外套100的圆周内壁与嵌套200接触，具体的，外套100的圆周内壁通过套接的方式与嵌套200固定连接，外套100的材质为石墨粉和镍基合金粉混合物；

请再次参阅图1，单晶模芯300的圆周外壁与嵌套200接触，具体的，嵌套200的圆周内壁与单晶模芯300的圆周外壁套接，单晶模芯300的材质为石墨粉和镍基合金粉混合物；

请再次参阅图1，芯环400的圆周外壁与单晶模芯300接触，具体的，芯环400的圆周外壁与单晶模芯300的圆周内壁套接，芯环400的材质为石墨粉和镍基合金粉混合物。

本发明还提供一种超细太阳能光伏用人造金刚石拉制模的制备方法：

请参阅图1-2，该超细太阳能光伏用人造金刚石拉制模的制备方法包括如下步骤：

S1：原料材料：选用石墨粉、接触粉、镍基合金粉、预合金粉末、气雾化粉末和钎焊粉末，按照5：3：1：0.5：0.3：0.2的比例混合，经过冷压成柱和脱氧处理，利用单轴向压力机对材料进行合成，处理后的合成块装入叶蜡石的合成腔体中，两端导电帽将大电流引入缠绕在合成块周围的碳质薄件发热体上，在合成块周围形成一个加热炉，其中温度为1400℃，压力为5GPa；

S2：切割及镶套：采用机械切割方式，选用烧结金刚石切割片，对合成块的材料进行切割，确保切割面水平无明显断层，切割过程中需要循环水喷洒切割面，把切割后的嵌套200采用机械压合的方式嵌入到外套100的圆周内壁之中过盈连接；

S3：高温烧结：涂镶套粉之后，进行高温烧结，前期烧结温度1600℃，持续30min，中期烧结温度1200℃，持续15min，后期恒温800℃，持续30min，压力为3.5GPa；

S4：抛光及精铣：对合成块进行固定，采用高速线抛光机，压缩角度7°—9°，模座偏转角3.5°，达到切削和材料表面塑性变形效果，以去掉被抛光后的凸部，抛光时间为5min，以合成块表面无明显颗粒为主，抛光过程需利用磨头进行孔径的规整，磨头跳动小于0.005厘米，采用铣床来进行精铣工作，精铣需要按照规定，完成最终尺寸控制和表面光洁度；

S5：激光打孔：对合成块进行固定，利用激光打孔机对合成块的中心点位置进行打孔，产生孔径后，对孔径的内壁粉末进行清理；

S6：粗研磨：在内径中添加金刚粉并进行粗研磨，粗研磨采用超声研磨设备，根据拉制模内径需要的角度，调整超声研磨设备的超声波速度，来控制内径角度精准度，研磨时间为6min，随后检查内径，确保内径无裂缝后，进行二次抛光，即成拉制模；

S7：三坐标检验：采用三坐标测量仪，对拉制模进行测量，确定拉制模的尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度，合格品入库，不合格品进行二次返工。

综合以上所述，通过改变粉末配方，在粉末中添加镍基合金粉、预合金粉末、气雾化粉末和钎焊粉末等，可增加烧结后合金的强度，增强胎体对金刚石的机械把持力，从而有效的提高金刚石的利用率，增强拉丝过程粉末包裹力，防止单晶模芯脱离，达到提高工具使用寿命的效果，改变模芯内孔结构设计，反口角度为45°～60°，拉拔阻力降低，不会损伤铜层。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种超细太阳能光伏用人造金刚石拉制模，其特征在于：包括外套（100）、嵌套（200）、单晶模芯（300）和芯环（400），所述外套（100）的圆周内壁镶嵌所述嵌套（200），所述嵌套（200）的圆周内壁镶嵌所述单晶模芯（300），所述单晶模芯（300）的圆周内壁镶嵌所述芯环（400），所述芯环（400）的圆周内壁一体成型连接有模芯内孔（410），所述模芯内孔（410）的反口角度为45°～60°。

2.根据权利要求1所述的一种超细太阳能光伏用人造金刚石拉制模，其特征在于：所述嵌套（200）、所述芯环（400）的中心点和所述模芯内孔（410）的中心点位置相同。

3.一种如权利要求1-2中任一项所述的超细太阳能光伏用人造金刚石拉制模的制备方法，其特征在于：该超细太阳能光伏用人造金刚石拉制模的制备方法包括如下步骤：

S1：原料材料：选用石墨粉、接触粉、镍基合金粉、预合金粉末、气雾化粉末和钎焊粉末，按照5：3：1：0.5：0.3：0.2的比例混合，经过冷压成柱和脱氧处理，利用单轴向压力机对材料进行合成，处理后的合成块装入叶蜡石的合成腔体中，两端导电帽将大电流引入缠绕在合成块周围的碳质薄件发热体上，在合成块周围形成一个加热炉，其中温度为1400℃，压力为5GPa；

S2：切割及镶套：采用机械切割方式，选用烧结金刚石切割片，对合成块的材料进行切割，确保切割面水平无明显断层，切割过程中需要循环水喷洒切割面，把切割后的所述嵌套（200）采用机械压合的方式嵌入到所述外套（100）的圆周内壁之中过盈连接；

S3：高温烧结：涂镶套粉之后，进行高温烧结，前期烧结温度1600℃，持续30min，中期烧结温度1200℃，持续15min，后期恒温800℃，持续30min，压力为3.5GPa；

S4：抛光及精铣：对合成块进行固定，采用高速线抛光机，压缩角度7°—9°，模座偏转角3.5°，达到切削和材料表面塑性变形效果，以去掉被抛光后的凸部，抛光时间为5min，以合成块表面无明显颗粒为主，抛光过程需利用磨头进行孔径的规整，磨头跳动小于0.005厘米，采用铣床来进行精铣工作，精铣需要按照规定，完成最终尺寸控制和表面光洁度；

S5：激光打孔：对合成块进行固定，利用激光打孔机对合成块的中心点位置进行打孔，产生孔径后，对孔径的内壁粉末进行清理；

S6：粗研磨：在内径中添加金刚粉并进行粗研磨，粗研磨采用超声研磨设备，根据拉制模内径需要的角度，调整超声研磨设备的超声波速度，来控制内径角度精准度，研磨时间为6min，随后检查内径，确保内径无裂缝后，进行二次抛光，即成拉制模；

S7：三坐标检验：采用三坐标测量仪，对拉制模进行测量，确定拉制模的尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度，合格品入库，不合格品进行二次返工。