CN117377539A - 拉丝模 - Google Patents

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CN117377539A CN202280032623.XA CN202280032623A CN117377539A CN 117377539 A CN117377539 A CN 117377539A CN 202280032623 A CN202280032623 A CN 202280032623A CN 117377539 A CN117377539 A CN 117377539A
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仓本康平
木下卓哉
木村公一朗
小林豊
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ALMT Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
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ALMT Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C3/00Profiling tools for metal drawing; Combinations of dies and mandrels
    • B21C3/02Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof
    • B21C3/025Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof comprising diamond parts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)

Abstract

一种拉丝模,具备:设置有用于对线材进行拉丝加工的模孔的作为耐磨损部件的坯料;和支持坯料的模壳。坯料具有比模壳高的热传导率。坯料具有拉丝方向的上游侧端面和下游侧端面,在上游侧端面和下游侧端面之间设置有模孔,下游侧端面从模壳露出。

Description

拉丝模
技术领域
本公开涉及拉丝模。本申请要求基于2021年5月12日提出的日本专利申请特愿2021-080723号的优先权。该日本专利申请中记载的全部记载内容通过参照援引到本说明书中。
背景技术
以往,例如在日本特开平9-108726号公报(专利文献1)中公开了一种拉丝模。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平9-108726号公报
发明内容
本公开的拉丝模具备:设置有用于对线材进行拉丝加工的模孔的耐磨损部件;和支持耐磨损部件的模壳,耐磨损部件具有比模壳高的热传导率,耐磨损部件具有拉丝方向的上游侧端面和下游侧端面,在上游侧端面和下游侧端面之间设置有模孔,下游侧端面从模壳露出。
附图说明
[图1]图1是根据实施方式的拉丝模100的平面图。
[图2]图2是沿着图1中的II-II线的拉丝模100的剖面图。
[图3]图3是详细地示出设置在图2中的坯料(blank)120上的模孔103的内表面形状的剖面图。
[图4]图4是安装在根据实施方式的拉丝模100上的盖200的平面图。
[图5]图5是沿着图4中的V-V线的盖200的剖面图。
[图6]图6是示出安装有盖200的拉丝模100及使用该拉丝模100的拉丝加工方法的剖面图。
[图7]图7是示出安装有盖200的拉丝模100中的热扩散路径的剖面图。
[图8]图8是以往的拉丝模100的剖面图。
具体实施方式
[本公开所要解决的课题]
在以往的拉丝模中,难以充分地散出拉丝加工时产生的热。
[本公开的实施方式的说明]
首先列举本公开的实施方式并进行说明。
本公开的拉丝模具备:设置有用于对线材进行拉丝加工的模孔的耐磨损部件;和支持耐磨损部件的模壳,耐磨损部件具有比模壳高的热传导率,耐磨损部件具有拉丝方向的上游侧端面和下游侧端面,在上游侧端面和下游侧端面之间设置有模孔,下游侧端面从模壳露出。
在这样构成的拉丝模中,耐磨损部件的热传导率比模壳的热传导率高,而且耐磨损部件的下游侧端面从模壳露出,因此能够使热从下游侧端面扩散。结果,能够充分地散出拉丝加工时产生的热。
优选地,拉丝模进一步具备具有线材能够通过的贯通孔的盖,盖具有与耐磨损部件接触的设置有贯通孔的散热部件、和支持散热部件的支持部件,散热部件具有比支持部件高的热传导率。
在这种情况下,由于散热部件与耐磨损部件接触,因此能够将耐磨损部件的热高效地传递给散热部件。
优选地,散热部件包含选自由金刚石、CBN以及包含金刚石或CBN的复合材料组成的组中的至少一种。
在这种情况下,由于散热部件的热传导率特别高,因此散热部件能够高效地散热。
优选地,支持部件是以下中的任一者:选自由铜、银、钨以及钼组成的组中的至少一种单质或包含该单质的合金;或陶瓷材料的单体或该陶瓷材料与金属的复合体。
在这种情况下,支持部件的强度变高。
优选地,散热部件和支持部件通过钎料或螺旋夹而接合。
在这种情况下,散热部件和支持部件通过钎料或螺旋夹牢固地接合。结果,能够防止散热部件从支持部件脱落。
优选地,在散热部件与支持部件的接合面上设置有镀层。
在这种情况下,在散热部件与支持部件的接合面上,散热部件和支持部件牢固地接合。
在一般的拉丝模的加工部位产生的热按照坯料(金刚石)、固定(mount)材料(NiCu或Cu系合金)、SUS壳体、外部(润滑剂等)的顺序传递热并散热。
为了提高散热性,有以下拉丝模:在SUS壳体等上设置供冷却剂通过的孔,在该孔中使冷却水或冷却剂流动而散热。
在一般的拉丝模中,固定材料的热传导率为数百W,与作为坯料的材料的金刚石的热传导率1500W相比,散热性差,因此固定材料的温度上升,坯料部分也难以散热。
而且,固定材料的周围设置有SUS壳体,该材料的热传导率为十几W,散热性能低,因此从这一点来看,固定材料的温度也容易上升。
因此,模具的加工孔附近成为高温而产生热反应磨损,或产生润滑剂的油膜断裂等,从而成为拉丝故障的原因。
优选地,所述模孔的定径(bearing)部的直径D为10μm以上1.0mm以下。如果在该范围内,则期待拉丝模的寿命变得最长。
所述模孔的定径部的长度L为20%D以上100%D以下,如果在该范围内,则期待拉丝模的寿命变得最长。20%D表示D的20%。
[本公开的实施方式的详细情况]
图1是根据实施方式的拉丝模100的平面图。如图1所示,拉丝模100具有模壳110和支持在模壳110上的作为耐磨损部件的坯料120。在位于中心的坯料120上设置有模孔103。在该实施方式中,模孔103为圆形,但是模孔103也可以为方形。
坯料120例如由金刚石、CBN、硬质合金等具有高耐磨损性的物质构成。在坯料120与模壳110之间设置有Ni合金或Cu合金等固定材料。
图2是沿着图1中的II-II线的拉丝模100的剖面图。如图2所示,在剖面为矩形的模壳110的中央部分埋入有坯料120。
将线材沿着箭头100a所示的方向插入设置在坯料120上的模孔103中。线材与模孔103的内表面接触,通过坯料120进行缩径加工。坯料120具有相对于箭头所示的拉丝方向位于上游侧的上游侧端面121和位于下游侧的下游侧端面122。
模壳110具有位于箭头100a所示的线材的插入方向的上游侧的第一面101和与第一面101相反一侧的第二面102。在第一面101与第二面102之间定位有坯料120。
图3是详细地示出设置在图2中的坯料120上的模孔103的内表面形状的剖面图。如图3所示,模孔103从上游侧起依次具有钟形口(bell)部1a、变形(approach)部1b、压缩(reduction)部1c、定径部1d、出口角(back relief)部1e、以及出口(exit)部1f。
在定径部1d中,模孔103的直径最小。通过定径部1d对线材进行塑性加工。定径部1d的内径根据线材加工后的直径来决定。
拉丝模100具备:设置有用于对线材进行拉丝加工的模孔103的作为耐磨损部件的坯料120、和支持坯料120的模壳110。坯料120具有比模壳110高的热传导率。
坯料120具有拉丝方向的上游侧端面121和下游侧端面122,在上游侧端面121和下游侧端面122之间设置有模孔103,下游侧端面122从模壳110露出。
图4是安装在根据实施方式的拉丝模100上的盖200的平面图。拉丝模100进一步具备具有线材能够通过的贯通孔203的盖200。盖200具有与坯料120接触的设置有贯通孔203的散热部件220、和支持散热部件220的支持部件210,散热部件220具有比支持部件210高的热传导率。
散热部件220包含选自由金刚石、CBN以及包含金刚石或CBN的复合材料组成的组中的至少一种。支持部件210例如由以下任一种构成:选自由铜、银、钨以及钼组成的组中的至少一种单质或包含该单质的合金;或陶瓷材料的单体或该陶瓷材料与金属的复合体。
图5是沿着图4中的V-V线的盖200的剖面图。如图5所示,盖200具有位于拉丝方向上游侧的第一面201和位于拉丝方向下游侧的第二面202。
散热部件220从第一面201露出。散热部件220的贯通孔203与支持部件210的贯通孔204连通。
散热部件220与支持部件210可以通过钎料或螺旋夹而接合。
也可以在散热部件220与支持部件210的接合面上设置镀层。在这种情况下,散热部件220与支持部件210的接合强度变大。
图6是示出安装有盖200的拉丝模100及使用该拉丝模100的拉丝加工方法的剖面图。如图6所示,在拉丝模100的第二面102上安装盖200的第一面201。使模孔103的中心与贯通孔203、204的中心一致。
在拉丝加工时,线材1沿着箭头100a所示的方向流动。此时,通过与定径部1d接触,对线材1进行缩径加工。
图7是示出安装有盖200的拉丝模100中的热扩散路径的剖面图。如图7所示,由于定径部1d与线材1接触,因此产生热。如箭头10所示,该热从坯料120传递到散热部件220。由此,能够抑制热积存在坯料120中。
在作为坯料120的金刚石的下侧,以与坯料120接触的方式设置由热传导率高的材料构成的板状的作为第1部件的散热部件220。在散热部件220的下方和外周,以与散热部件220接触的方式设置作为热传导率高的第2部件的支持部件210。在支持部件210的上方设置热传导率高的作为第3部件的模壳110。形成由模壳110和支持部件210夹入并包围坯料120和散热部件220的结构。
例如,通过使第1部件为金刚石,使第2部件和第3部件为CuW这样的材料,从而提高热传导率。由此,能够经由坯料120、金刚石(散热部件220)、CuW(支持部件210)向外部散热。
通过将成为最高温的坯料120的下侧的散热部件220制成金刚石,支持部件210起到散热器(heat sink)的作用。结果,能够迅速地散热。
此外,当散热部件220及坯料120的周围的支持部件210及模壳110使用CuW时,向外部的散热性也优异。由于第1~第3部件能够再利用,因此成本方面也优异。
金刚石是热传导率最好的材料。通过使用金刚石作为散热部件220(散热器)来直接冷却坯料120,能够将拉丝中产生的热迅速地向外部散热。此外,通过将支持散热部件220的支持部件210设为CuW,散热性进一步提高。
以上,对实施方式进行了说明,但是这里所示的实施方式能够进行各种变形。例如,在实施方式中使坯料120与散热部件220接触,但是也可以不设置盖200和散热部件220而使坯料120与制冷剂接触。
在实施方式中形成了盖200在拉丝模100上可装卸的结构,但是也可以形成盖200固定在拉丝模100上的结构。
实施例1
[散热器模具的性能评价]
为了确认散热器模具性能,准备了下述规格的模具并实施了评价。
(模具规格)
A.散热器模具(参照图1至7)
B.通常的模具(具有图8的形状。未设置盖200。坯料120未从第二面102露出)
模具形状(模具A、B均相同)
压缩:13度
模具的定径部1d的直径D:80.00μm(设定减面率16%)
定径部1d的轴向长度L:D的30%
关于定径部1d的轴向长度,将相对于定径部1d的最小直径D在1.022D以内的区域定义为定径部1d,求出其长度。
(拉丝条件)
线材:SUS316L
线速:500m/分钟
润滑:油性
拉丝距离:30km
(寿命判定基准)
加工后的线材的表面粗糙度Ra=40nm以上判断为寿命(线材产生闪光的地点)。闪光(wire scratch)也被称为Shining wire。当光照射到线材表面的瑕疵或线材的边缘(真圆度变差的地方)时,光发生漫反射,线材闪闪发光,因此将其称为闪光。
(表面粗糙度测定条件)
测定装置:OLYMPUS MEASURING LASER MICROCOPE OLS4000
图像尺寸(像素):1024×1024
图像尺寸:258×258μm
扫描模式:XYZ高精度+彩色
物镜:MPLAPONLEXT×100倍
DIC:关闭
变焦:×1
测定范围:40μm
测定方向:线材的周向(从拉丝方向旋转90度)
测定场所:以线材顶点为中心±20μm的范围共计10处
截止:8μm
评价结果如表1所示。
[表1]
作为通常模具的样品B随着拉丝距离的延长,线径变小,在30km处线径与初始比减少0.09μm。推测这是因为,在模具内表面进行环磨损,磨损的边缘部分成为对线材进行切削加工的状态。另外,虽然拉拔力在初始为154cN,但是在30km处上升到200cN,推测是由于环磨损,模具切削了线材,因此拉拔力增加。伴随于此,线材表面粗糙度也劣化,在20km处线材产生闪光而成为寿命判定。最终,在30km处,表面粗糙度劣化到44nm。
样品A的散热器模具通过提高散热性,抑制了热反应磨损,从而拉拔力的增加降低到通常模具的1/3左右,由环磨损引起的拉拔力的增加的影响变小。由此,关于线径变化的结果,通常模具扩大0.09μm,而散热器模具为0.03μm,降低到1/3。另外,线材表面粗糙度也得到了改善,通常模具在20km处线材出现了闪光,而散热器模具是在30km处,实现了1.5倍的寿命。
此外,准备了使定径部1d的直径D和长度L发生各种变化而得的试样编号1A至5B的模具。
[表2]
试样编号的末尾为“A”的试样具有图1至7所示的形状,试样编号的末尾为“B”的试样具有图8所示的形状。
将这些试样在与样品A和B相同的条件下进行试验,以判定寿命。所有试样的减面率均为15%。结果如表2所示。
由表1和表2可知,图1至图7所示的结构的寿命比图8的结构的寿命长。
应当理解的是,本公开的实施方式和实施例在所有方面都是示例性的,而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书而不是上述实施方式所表示,意图包括与权利要求书等同的含义以及范围内的所有变更。
符号的说明
1线材、1a钟形口部、1b变形部、1c压缩部、1d定径部、1e出口角部、1f出口部、10,100a箭头、100拉丝模、101,201第一面、102,202第二面、103模孔、110模壳、120坯料、121上游侧端面、122下游侧端面、200盖、203,204贯通孔、210支持部件、220散热部件

Claims (8)

1.一种拉丝模,具备:
设置有用于对线材进行拉丝加工的模孔的耐磨损部件;和
支持所述耐磨损部件的模壳,
所述耐磨损部件具有比所述模壳高的热传导率,
所述耐磨损部件具有拉丝方向的上游侧端面和下游侧端面,在所述上游侧端面和所述下游侧端面之间设置有所述模孔,所述下游侧端面从所述模壳露出。
2.根据权利要求1所述的拉丝模,其中,
所述拉丝模进一步具备具有线材能够通过的贯通孔的盖,所述盖具有与所述耐磨损部件接触的设置有所述贯通孔的散热部件、和支持所述散热部件的支持部件,所述散热部件具有比所述支持部件高的热传导率。
3.根据权利要求2所述的拉丝模,其中,
所述散热部件包含选自由金刚石、CBN以及包含金刚石或CBN的复合材料组成的组中的至少一种。
4.根据权利要求2或3所述的拉丝模,其中,
所述支持部件包含以下中的任一者:
选自由铜、银、钨以及钼组成的组中的至少一种单质或包含该单质的合金;或
陶瓷材料的单体或该陶瓷材料与金属的复合体。
5.根据权利要求2至4中任1项所述的拉丝模,其中,
所述散热部件和所述支持部件通过钎料或螺旋夹而接合。
6.根据权利要求2至5中任1项所述的拉丝模,其中,
在所述散热部件与所述支持部件的接合面上设置有镀层。
7.根据权利要求1至6中任1项所述的拉丝模,其中,
所述模孔的定径部的直径D为10μm以上1.0mm以下。
8.根据权利要求1至7中任1项所述的拉丝模,其中,
所述模孔的定径部的长度L为20%D以上100%D以下。
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