CN110802453A - 一种拉丝模具内孔涂层抛光方法 - Google Patents

一种拉丝模具内孔涂层抛光方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种拉丝模具内孔涂层抛光方法，包括如下步骤：将拉丝模具放置在抛光刀具活动轨迹上；抛光刀具对拉丝模具内孔的压缩区进行抛光；调整拉丝模具，抛光刀具对拉丝模具内孔的定径区进行抛光；抛光刀具移出，取出拉丝模具。将通过气相沉积制备出的金刚石膜层进行抛光处理，提高拉丝模具内孔侧壁的平整度，降低线材拉拔过程中线材对金刚石涂层的应力作用，避免金刚石涂层脱落剥离造成拉丝模具损坏，增加了使用寿命。

Description

一种拉丝模具内孔涂层抛光方法
技术领域
本发明涉及金属丝线拉丝模具加工领域，具体涉及一种拉丝模具内孔涂层抛光方法。
背景技术
金属线材行业是我国的主要传统行业，拉拔模具是金属线材生产中重要的易耗品之一。拉丝模具的性能决定了金属原料线材拉拔后的线材质量、生产效率和生产成本。
金刚石作为自然界目前已知硬度最高的物质，且具有优异的导热性能和耐磨耐磨性能，化学性质稳定，是应用于的拉丝模具的理想材料。通过化学气象沉积法在已加工成型的拉丝模具工作表面制备金刚石涂层，可解决异形模具制备困难且韧性较差的生产工艺问题，大幅提升金刚石涂层拉丝模具的产品附加值、拉拔性能及使用寿命，提升金属线材生产企业生产效率和产品市场竞争力，同时也可有效节约社会资源。
问题在于，气相沉积制备的金刚石涂层表面不是完全光滑平整的。随着拉丝模具的使用，金刚石涂层长期承受原材料线材拉拔的交变应力并传递到作为拉拔模具基体的硬质合金与金刚石涂层的界面处，从而使界面处的金相缺陷被激发，逐渐演化成裂纹，导致金刚石涂层脱模剥离，将拉拔模具的硬质合金基体暴露出来，最终使得基体内孔工作面在线材拉拔过程中被划伤损坏。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种拉丝模具内孔涂层抛光方法，将通过气相沉积制备出的金刚石膜层进行抛光处理，提高拉丝模具内孔侧壁的平整度，降低线材拉拔过程中线材对金刚石涂层的应力作用，避免金刚石涂层脱落剥离造成拉丝模具损坏，增加了模具使用寿命。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种拉丝模具内孔涂层抛光方法，包括如下步骤：
将拉丝模具放置在抛光刀具活动轨迹上；
抛光刀具对拉丝模具内孔的压缩区进行抛光；
调整拉丝模具，抛光刀具对拉丝模具内孔的定径区进行抛光；
抛光刀具移出，取出拉丝模具。
优选的，所述抛光刀具对拉丝模具内孔的压缩区进行抛光步骤，具体为：
向拉丝模具内孔添加第一研磨剂，抛光刀具对拉丝模具内孔的压缩区进行初研磨；
清洗拉丝模具，向拉丝模具内孔添加第二研磨剂，抛光刀具对拉丝模具内孔的压缩区进行打磨抛光。
优选的，所述调整拉丝模具，抛光刀具对拉丝模具内孔的定径区进行抛光步骤，具体为：
调整拉丝模具角度，向拉丝模具内孔添加第一研磨剂，抛光刀具对拉丝模具内孔的定径区进行初研磨；
清洗拉丝模具，向拉丝模具内孔添加第二研磨剂，抛光刀具对拉丝模具内孔的定径区进行打磨抛光。
优选的，所述第一研磨剂包括D50为7-10μm的金刚石粉末和清水；所述第二研磨剂包括D50为0.5-5μm的金刚石粉末和清水。
优选的，所述抛光刀具在初研磨时的转速为60-70rpm，初研磨时间18-22min；所述抛光刀具在打磨抛光时的转速为60-70rpm，打磨抛光时间10-20min。
优选的，所述抛光刀具抛光时对拉丝模具内孔持续抵压，抵压压强为0.1～0.2MPa。
优选的，所述抛光刀具呈三棱锥形，抛光刀具的锥度为5-7°。
本申请与现有技术相比，其有益效果为：
对拉丝模具内孔表面金刚石涂层进行抛光处理，降低金刚石膜层表面粗糙度，减小金刚石膜层使用过程中表面应力，可以有效提升拉丝模具金刚石涂层耐磨性及使用寿命，满足线材生产企业对高性能金刚石涂层拉丝模具的使用要求。
拉丝模具内孔具包含有入口区、压缩区、定径区等多个工作区，对在进行拉丝操作时承受较大应力的区域进行打磨抛光，降低该区域在拉丝过程中产生的交变应力，避免金刚石涂层脱落的情况发生。采用同样的工序打磨压缩区和定径区，使压缩区和定径区的表面粗糙度趋于一致，线材在整个拉丝过程中的形变和应力情况更为均匀，避免出现应力集中。
初研磨对金刚石涂层的磨削效率较高，采用颗粒度更大的金刚石粉末和相对精确的研磨时间，能使初研磨对金刚石涂层的磨削程度更为一致。抛光研磨采用更细的金刚石粉末，磨削效率较低但精细度更高，从而相比于初研磨能有更宽泛的打磨时间要求，减少了人工查看值守的工作强度。
三棱锥形的抛光刀具横截面呈三角形，具有更强的结构强度，三角形与外接圆之间具有较多的空隙，可以容纳更多的金刚石粉末在抛光过程中与拉丝模具内孔的侧壁接触打磨。
附图说明
图1为拉丝模具横截面示意图；
图2为本发明抛光刀具的结构示意图；
图3为抛光后的拉丝模具不同位置处金刚石涂层拉曼光谱图。
附图标记：入口区1、压缩区2、定径区3、出口区4。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本申请中提到的“D50”指中值粒径，即：当一个样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径，它的物理意义是粒径大于它的颗粒和小于它的颗粒各占50％。
请参考图1，现有的拉丝模具的内孔根据侧壁的内径和锥度不同，依次分为入口区1、压缩区2、定径区3和出口区4。进行拉丝时，线材原料从入口区1进入，入口区1内径较大，对线材的挤压作用小，主要用于引导线材进入压缩区2。线材在压缩区2收到挤压拉拔，被压缩为预设的粗细；压缩后的线材受到推挤可能会有一定程度的膨胀复原，因此在压缩区2后接一段内径不变的定径区3，确保线材的直径固定下来。完成拉拔的线材从出口区4拉出，送入后续工序。因此，整个拉丝模具中，压缩区2和定径区3承受的应力作用较大，本申请提供的内孔涂层抛光方法主要作用于这两个区域。
实施例一
本实施例提供一种拉丝模具内孔涂层抛光方法，包括如下步骤：
将拉丝模具放置在抛光刀具活动轨迹上；
抛光刀具伸入拉丝模具内孔并抵压在拉丝模具压缩区的侧壁上，抵压压强为0.1MPa；
向拉丝模具内孔添加第一研磨剂，所述第一研磨剂包括D50为7-10μm的金刚石粉末和清水；抛光刀具对拉丝模具内孔的压缩区进行初研磨，抛光刀具在初研磨时的转速为60rpm，初研磨时间22min；
清洗拉丝模具，向拉丝模具内孔添加第二研磨剂，所述第二研磨剂包括D50为0.5-5μm的金刚石粉末和清水；抛光刀具对拉丝模具内孔的压缩区进行打磨抛光，打磨抛光时的转速为60rpm，打磨抛光时间20min；
调整拉丝模具角度，使抛光刀具与拉丝模具内孔的定径区贴合，抛光刀具抵压在拉丝模具定径区的侧壁上，抵压压强为0.1MPa；
向拉丝模具内孔添加第一研磨剂，所述第一研磨剂包括D50为7-10μm的金刚石粉末和清水；抛光刀具对拉丝模具内孔的定径区进行初研磨，抛光刀具在初研磨时的转速为60rpm，初研磨时间22min；
清洗拉丝模具，向拉丝模具内孔添加第二研磨剂，所述第二研磨剂包括D50为0.5-5μm的金刚石粉末和清水；抛光刀具对拉丝模具内孔的定径区进行打磨抛光，打磨抛光时的转速为60rpm，打磨抛光时间20min；
抛光刀具移出，取出拉丝模具。
实施例二
本实施例提供一种拉丝模具内孔涂层抛光方法，包括如下步骤：
将拉丝模具放置在抛光刀具活动轨迹上；
抛光刀具伸入拉丝模具内孔并抵压在拉丝模具压缩区的侧壁上，抵压压强为0.2MPa；
向拉丝模具内孔添加第一研磨剂，所述第一研磨剂包括D50为7-10μm的金刚石粉末和清水；抛光刀具对拉丝模具内孔的压缩区进行初研磨，抛光刀具在初研磨时的转速为70rpm，初研磨时间18min；
清洗拉丝模具，向拉丝模具内孔添加第二研磨剂，所述第二研磨剂包括D50为0.5-5μm的金刚石粉末和清水；抛光刀具对拉丝模具内孔的压缩区进行打磨抛光，打磨抛光时的转速为70rpm，打磨抛光时间10min；
调整拉丝模具角度，使抛光刀具与拉丝模具内孔的定径区贴合，抛光刀具抵压在拉丝模具定径区的侧壁上，抵压压强为0.2MPa；
向拉丝模具内孔添加第一研磨剂，所述第一研磨剂包括D50为7-10μm的金刚石粉末和清水；抛光刀具对拉丝模具内孔的定径区进行初研磨，抛光刀具在初研磨时的转速为70rpm，初研磨时间18min；
清洗拉丝模具，向拉丝模具内孔添加第二研磨剂，所述第二研磨剂包括D50为0.5-5μm的金刚石粉末和清水；抛光刀具对拉丝模具内孔的定径区进行打磨抛光，打磨抛光时的转速为70rpm，打磨抛光时间10min；
抛光刀具移出，取出拉丝模具。
实施例三
本实施例提供一种拉丝模具内孔涂层抛光方法，包括如下步骤：
将拉丝模具放置在抛光刀具活动轨迹上；
抛光刀具伸入拉丝模具内孔并抵压在拉丝模具压缩区的侧壁上，抵压压强为0.15MPa；
向拉丝模具内孔添加第一研磨剂，所述第一研磨剂包括D50为7-10μm的金刚石粉末和清水；抛光刀具对拉丝模具内孔的压缩区进行初研磨，抛光刀具在初研磨时的转速为65rpm，初研磨时间20min；
清洗拉丝模具，向拉丝模具内孔添加第二研磨剂，所述第二研磨剂包括D50为0.5-5μm的金刚石粉末和清水；抛光刀具对拉丝模具内孔的压缩区进行打磨抛光，打磨抛光时的转速为65rpm，打磨抛光时间15min；
调整拉丝模具角度，使抛光刀具与拉丝模具内孔的定径区贴合，抛光刀具抵压在拉丝模具定径区的侧壁上，抵压压强为0.15MPa；
向拉丝模具内孔添加第一研磨剂，所述第一研磨剂包括D50为7-10μm的金刚石粉末和清水；抛光刀具对拉丝模具内孔的定径区进行初研磨，抛光刀具在初研磨时的转速为65rpm，初研磨时间20min；
清洗拉丝模具，向拉丝模具内孔添加第二研磨剂，所述第二研磨剂包括D50为0.5-5μm的金刚石粉末和清水；抛光刀具对拉丝模具内孔的定径区进行打磨抛光，打磨抛光时的转速为65rpm，打磨抛光时间15min；
抛光刀具移出，取出拉丝模具。
请参考图2，所述抛光刀具呈三棱锥形，抛光刀具的锥度即与轴杆的成角α为5-7°。
实施例四
请参考图3，本实施例将采用实施例三的拉丝模具内孔涂层抛光方法抛光处理过的拉丝模具进行拉曼光谱分析。分析图谱显示，不同区域特征峰趋于统一且与金刚石标准峰1332cm-1的偏离很小，说明金刚石涂层内部应力小，抛光后的膜层整体质量稳定，具有较低的粗糙度，能够稳定地附着在拉丝模具基体上。
采用本实施例提供的抛光刀具和拉丝模具内孔涂层抛光方法对拉丝模具内孔金刚石涂层进行打磨抛光，提高拉丝模具内孔侧壁的平整度，降低线材拉拔过程中线材对金刚石涂层的应力作用，避免金刚石涂层脱落剥离造成拉丝模具损坏，有效提升了拉丝模具的使用寿命和拉拔出的线材的质量。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种拉丝模具内孔涂层抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：
将拉丝模具放置在抛光刀具活动轨迹上；
抛光刀具对拉丝模具内孔的压缩区进行抛光；
调整拉丝模具，抛光刀具对拉丝模具内孔的定径区进行抛光；
抛光刀具移出，取出拉丝模具。
2.如权利要求1所述的拉丝模具内孔涂层抛光方法，其特征在于，所述抛光刀具对拉丝模具内孔的压缩区进行抛光步骤，具体为：
向拉丝模具内孔添加第一研磨剂，抛光刀具对拉丝模具内孔的压缩区进行初研磨；
清洗拉丝模具，向拉丝模具内孔添加第二研磨剂，抛光刀具对拉丝模具内孔的压缩区进行打磨抛光。
3.如权利要求1所述的拉丝模具内孔涂层抛光方法，其特征在于，所述调整拉丝模具，抛光刀具对拉丝模具内孔的定径区进行抛光步骤，具体为：
调整拉丝模具角度，向拉丝模具内孔添加第一研磨剂，抛光刀具对拉丝模具内孔的定径区进行初研磨；
清洗拉丝模具，向拉丝模具内孔添加第二研磨剂，抛光刀具对拉丝模具内孔的定径区进行打磨抛光。
4.如权利要求2或3所述的拉丝模具内孔涂层抛光方法，其特征在于，所述第一研磨剂包括D50为7-10μm的金刚石粉末和清水；所述第二研磨剂包括D50为0.5-5μm的金刚石粉末和清水。
5.如权利要求2或3所述的拉丝模具内孔涂层抛光方法，其特征在于，所述抛光刀具在初研磨时的转速为60-70rpm，初研磨时间18-22min；所述抛光刀具在打磨抛光时的转速为60-70rpm，打磨抛光时间10-20min。
6.如权利要求5所述的拉丝模具内孔涂层抛光方法，其特征在于，所述抛光刀具抛光时对拉丝模具内孔持续抵压，抵压压强为0.1～0.2MPa。
7.如权利要求1所述的拉丝模具内孔涂层抛光方法，其特征在于，所述抛光刀具呈三棱锥形，抛光刀具的锥度为5-7°。
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