CN113996666A - 加强导热型金刚石拉丝模具及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种加强导热型金刚石拉丝模具及制备方法，包括模套，在模套内设有模芯，模芯与模套之间设有导热座，模芯和导热座通过烧结体固定连接。所述的模套内设有芯槽，导热座位于芯槽内的底部，导热座的底部与芯槽的底部接触，模芯位于导热座的顶部，烧结体填充在芯槽内其他位置。本发明通过设置的导热座结构，能够大幅提高模芯工作位置的导热能力，将工作位置的温度通过导热座传递到导热效果更佳的模套。

Description

加强导热型金刚石拉丝模具及制备方法
技术领域
本发明涉及金刚石拉丝模具及制备领域，特别是一种加强导热型金刚石拉丝模具及制备方法。
背景技术
传统的烧结方法制成的金刚石模坯在后续工序加工完成制成金刚石拉丝模具产品，具体的加工步骤如图9中所示，通过烧结粉末将模芯固定烧结在模套内。制备而成的拉丝模具，在模芯的位置设有喇叭形的孔，以供金属线材穿过。在拉丝生产使用过程中，金属线材经过金刚石内孔因挤压和摩擦会产生大量的热量，该热量若不能快速散发到与拉丝润滑油接触的模套外壳被润滑油迅速带走，而是积聚在模具内部时，积累的高温会引起金刚石材料“石墨化”，金刚石快速磨损，模具使用急剧寿命下降。
中国专利CN107470381A记载了一种人工合成CVD单晶金刚石拉丝模具的制备方法，其中记载了部分暴露模芯以提高散热效果的方案，但是该方案仅能提高模芯外侧的散热效果，位于模芯内侧的散热仍不足。CN208098919U记载了一种耐高温金刚石拉丝模具及模芯，通过在金刚石模芯的外壁设置金属镀层提高导热性能，但是金属镀层的厚度以及烧结体自身的导热性能限制了热量传导的效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种加强导热型金刚石拉丝模具及制备方法，能够大幅提高模芯的散热效率，有效降低金刚石模芯工作区域的温度，也能够进一步提高拉丝生产速度。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种加强导热型金刚石拉丝模具，包括模套，在模套内设有模芯，模芯与模套之间设有导热座，模芯和导热座通过烧结体固定连接。
优选的方案中，所述的模套内设有芯槽，导热座位于芯槽内的底部，导热座的底部与芯槽的底部接触，模芯位于导热座的顶部，烧结体填充在芯槽内其他位置。
优选的方案中，导热座的底部设有锥孔，锥孔的底部直径较大，顶部直径较小；
锥孔的顶部贯通，贯通孔位于模芯的中心位置。
优选的方案中，导热座的侧壁设有侧孔；
和/或在导热座的侧壁设有外侧槽。
优选的方案中，在导热座的底部设有延伸翼，延伸翼伸入到模套芯槽的底部与模套互相嵌入；
或者在模套芯槽的底部设有翼片，翼片伸入到导热座的底部与导热座互相嵌入。
优选的方案中，导热座的材质为钨钢、黄铜或银合金；
所述的模芯为天然钻石、人造单晶钻石或人造聚晶钻石。
一种上述的加强导热型金刚石拉丝模具的制备方法，包括以下步骤：
S1、在模套的芯槽内设置导热座，使导热座与芯槽的底部紧密接触；
S2、在导热座顶部设置模芯；
S3、在芯槽内填充烧结粉末；
S4、将芯盖放入芯槽内，将芯盖压紧；
S5、烧结，使烧结粉末融化成为烧结体；
通过以上步骤得到加强导热型金刚石拉丝模具。
优选的方案中，步骤S5中，以感应加热方式烧结，室温自然冷却。
优选的方案中，步骤S1中，在导热座的底部设有延伸翼，模套相应位置设有用于容纳延伸翼的槽孔；或者在芯槽底部和设有翼片，导热座的底部设有用于容纳翼片的槽孔；
导热座放入芯槽内之后，以将芯盖放入，以压机压制导热座，使导热座与模套之间互相嵌入连接。
优选的方案中，步骤S2中，以胶水将模芯与导热座粘接连接。
本发明提供了一种加强导热型金刚石拉丝模具及制备方法，通过设置的导热座结构，能够大幅提高模芯工作位置的导热能力，将工作位置的温度通过导热座传递到导热效果更佳的模套。优选的方案中，采用翼片和延伸翼的结构，增大了导热座与模套之间的接触面积，进一步提高导热座的传热效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的安装导热座和模芯时的结构示意图。
图2为本发明的填充烧结粉末时的结构示意图。
图3为本发明的烧结时的结构示意图。
图4为本发明的导热座优选结构示意图。
图5为本发明的导热座与模套连接结构的示意图。
图6为本发明的导热座的优选结构的仰视图。
图7为本发明的导热座的优选结构的仰视图。
图8为本发明的模套的俯视图。
图9为现有技术的制备流程图。
图中：模套1，翼片11，导热座2，侧孔21，锥孔22，延伸翼23，外侧槽24，贯通孔25，模芯3，烧结粉末4，芯盖5，烧结体6，芯槽7。
具体实施方式
实施例 1：
如图1~3中，一种加强导热型金刚石拉丝模具，包括模套1，模套1的材质为碳钢、不锈钢或黄铜，在模套1内设有模芯3，优选的，模芯3的材质为合金钢、天然钻石、人造单晶钻石或人造聚晶钻石。模芯3与模套1之间设有导热座2，模芯3和导热座2通过烧结体6固定连接。通过导热座2对模芯3提供支撑，并由导热座2将热量传导至模套1。
优选的方案如图1~3中，所述的模套1内设有芯槽7，导热座2位于芯槽7内的底部，导热座2的底部与芯槽7的底部接触，模芯3位于导热座2的顶部，烧结体6填充在芯槽7内其他位置。
优选的方案如图1中，导热座2的底部设有锥孔22，锥孔22的底部直径较大，顶部直径较小；由此结构，在拉丝模具成品中，该位置需要形成一处锥孔，设置的锥孔能够减少后继的加工量。
锥孔22的顶部贯通，贯通孔25位于模芯3的中心位置。
优选的方案如图4中，导热座2的侧壁设有侧孔21；和/或在导热座2的侧壁设有外侧槽24。由此结构，以提高导热座2与烧结体之间的接触面积，以提高导热效率。
优选的方案如图5~7中，在导热座2的底部设有延伸翼23，延伸翼23为片状结构，可选的，也可以为圆柱形，延伸翼23伸入到模套1芯槽7的底部与模套1互相嵌入；优选的在芯槽7的底部设有相应槽，以容纳延伸翼23，槽的宽度略小于延伸翼23的宽度，而长度大于延伸翼23的长度，由此结构，以便于排气，便于使延伸翼23与模套1之间紧密接触。该方案中，模套1的材质为黄铜，导热座2的材质为钨钢。
或者如图8中，在模套1芯槽7的底部设有翼片11，翼片11伸入到导热座2的底部与导热座2互相嵌入，优选的，在导热座2的底部设有多个槽，用于容纳翼片11，优选的，模套1的材质为不锈钢，导热座2的材质为黄铜或银合金。由此结构，进一步提高导热座2与模套1之间的接触面积，提高导热效率。
优选的方案中，导热座2的材质为钨钢、黄铜或银合金；根据不同的拉丝生产工艺所对应的金属线材材质，选择不同的材质作为导热座2的材质，例如铜质、铝质金属线材材质可选用黄铜或银合金作为导热座2，而对于铁质金属线材材质选用钨钢作为导热座。模芯3的石墨化的温度发生在900℃左右，而黄铜的热传导系数为144W/m·K，银合金约为350 W/m·K，钨钢为50 W/m·K，而烧结体6的热传导系数低于20 W/m·K。本发明的方案，大幅改善了模芯3工作位置的散热效果，延长模芯3的使用寿命。
实施例2：
在实施例1的基础上，如图1~3中，一种上述的加强导热型金刚石拉丝模具的制备方法，包括以下步骤：
S1、在模套1的芯槽7内设置导热座2，使导热座2与芯槽7的底部紧密接触；
S2、在导热座2顶部设置模芯3；
优选的方案中，以胶水将模芯3与导热座2粘接连接。
S3、在芯槽7内填充烧结粉末4；
S4、将芯盖5放入芯槽7内，将芯盖5压紧；
S5、烧结，使烧结粉末4融化成为烧结体6；
优选的方案中，步骤S5中，以感应加热方式烧结，室温自然冷却。
通过以上步骤得到加强导热型金刚石拉丝模具。
优选的方案中，步骤S1中，在导热座2的底部设有延伸翼23，模套1相应位置设有用于容纳延伸翼23的槽孔；或者在芯槽7底部和设有翼片11，导热座2的底部设有用于容纳翼片11的槽孔；
导热座2放入芯槽7内之后，以将芯盖5放入，以压机通过芯盖5压制导热座2，使导热座2与模套1之间互相嵌入连接。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种加强导热型金刚石拉丝模具，包括模套（1），其特征是：在模套（1）内设有模芯（3），模芯（3）与模套（1）之间设有导热座（2），模芯（3）和导热座（2）通过烧结体（6）固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种加强导热型金刚石拉丝模具，其特征是：所述的模套（1）内设有芯槽（7），导热座（2）位于芯槽（7）内的底部，导热座（2）的底部与芯槽（7）的底部接触，模芯（3）位于导热座（2）的顶部，烧结体（6）填充在芯槽（7）内其他位置。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种加强导热型金刚石拉丝模具，其特征是：导热座（2）的底部设有锥孔（22），锥孔（22）的底部直径较大，顶部直径较小；
锥孔（22）的顶部贯通，贯通孔（25）位于模芯（3）的中心位置。
4.根据权利要求1或2任一项所述的一种加强导热型金刚石拉丝模具，其特征是：导热座（2）的侧壁设有侧孔（21）；
和/或在导热座（2）的侧壁设有外侧槽（24）。
5.根据权利要求1或2任一项所述的一种加强导热型金刚石拉丝模具，其特征是：在导热座（2）的底部设有延伸翼（23），延伸翼（23）伸入到模套（1）芯槽（7）的底部与模套（1）互相嵌入；
或者在模套（1）芯槽（7）的底部设有翼片（11），翼片（11）伸入到导热座（2）的底部与导热座（2）互相嵌入。
6.根据权利要求1或2任一项所述的一种加强导热型金刚石拉丝模具，其特征是：导热座（2）的材质为钨钢、黄铜或银合金；
所述的模芯（3）为天然钻石、人造单晶钻石或人造聚晶钻石。
7.一种权利要求1~6任一项所述的加强导热型金刚石拉丝模具的制备方法，其特征是包括以下步骤：
S1、在模套（1）的芯槽（7）内设置导热座（2），使导热座（2）与芯槽（7）的底部紧密接触；
S2、在导热座（2）顶部设置模芯（3）；
S3、在芯槽（7）内填充烧结粉末（4）；
S4、将芯盖（5）放入芯槽（7）内，将芯盖（5）压紧；
S5、烧结，使烧结粉末（4）融化成为烧结体（6）；
通过以上步骤得到加强导热型金刚石拉丝模具。
8.根据权利要求7所述的一种加强导热型金刚石拉丝模具的制备方法，其特征是：步骤S5中，以感应加热方式烧结，室温自然冷却。
9.根据权利要求7所述的一种加强导热型金刚石拉丝模具的制备方法，其特征是：步骤S1中，在导热座（2）的底部设有延伸翼（23），模套（1）相应位置设有用于容纳延伸翼（23）的槽孔；或者在芯槽（7）底部和设有翼片（11），导热座（2）的底部设有用于容纳翼片（11）的槽孔；
导热座（2）放入芯槽（7）内之后，以将芯盖（5）放入，以压机压制导热座（2），使导热座（2）与模套（1）之间互相嵌入连接。
10.根据权利要求7或9任一项所述的一种加强导热型金刚石拉丝模具的制备方法，其特征是：步骤S2中，以胶水将模芯（3）与导热座（2）粘接连接。
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