一种新型拉丝模模芯的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型拉丝模模芯的制备方法，该制备方法包括如下步骤：a）选材配料，b）球磨混料，c）压制烧结，d）激光制芯，e）热处理。本发明揭示了一种新型拉丝模模芯的制备方法，该制备方法工序安排合理，工艺实施简便，制得的模芯在硬度和耐磨性方面的性能表现突出，且兼顾钢材良好的塑性和韧性，提升了拉丝模模芯的使用寿命及使用性能。
【专利说明】一种新型拉丝模模芯的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种拉丝模模芯的制备方法，尤其涉及一种硬度、耐磨性能突出，且兼顾良好塑性、韧性的拉丝模模芯的制备方法，属于模具制造【技术领域】。
【背景技术】
[0002]拉丝模是进行金属线(棒)材料拉伸的工具，其本体主要由钢套和模芯组成，钢套通常选用为不锈钢材质，模芯可选用硬质合金、合金钢、天然金刚石、人工金刚石、陶瓷等材质。硬质合金、天然金刚石或人工金刚石材质模芯的制备工艺复杂，成本较高，由于在线材拉拔过程中存在较大的摩擦和振动，模芯属于高损耗零件，其维修及更换的费用占到了拉拔生产总耗材的50%以上，性价比不高；合金钢材质的模芯在制备成本方面具有优势，但其耐磨、耐热、耐蚀等方面的性能还存在不足，使用寿命较低，成型线材的表面质量也并不高；而陶瓷材质具有良好的耐磨、耐高温、耐腐蚀及高强度，制备成本适中，但现行的陶瓷模芯在抗热冲击及韧性方面的能力还存在不足，加工难度大，因此，还无法做到大规模应用。
[0003]综上所述，现行的拉丝模模芯还无法在使用性能、制备成本及制备方法等方面做到完全兼顾，不能完全满足线材拉拔工艺的生产需要，其材质及制备方法还有待进一步研发。
【发明内容】
[0004]针对上述需求，本发明提供了一种新型拉丝模模芯的制备方法，该制备方法工序安排合理，实施简便，成本适中，制得的模芯具有优良而稳定的综合力学性能，且在硬度和耐磨性方面表现优异。
[0005]本发明是一种新型拉丝模模芯的制备方法，该制备方法包括如下步骤:a)选材配料，b)球磨混料，c)压制烧结，d)激光制芯，e)热处理。
[0006]在本发明一较佳实施例中，所述的步骤a)中，模芯原料由硬质相和粘结相组成，硬质相原料可选用纳米碳化钛、纳米碳化钨或纳米碳氮化钛粉料中的一种，粘结相原料可选用高速钢或铬钥钒钢的细粉料；硬质相原料的平均颗粒直径约为2-4um ;粘结相原料的平均颗粒直径约为20-25um。
[0007]在本发明一较佳实施例中，所述的步骤b)中，设备选用摆动式球磨机，球磨罐材料为滚珠轴承钢，磨球为硬质合金球，球料比控制在18-20:1 ;球磨过程中，球磨罐中充氩气，球磨时间控制在50-60小时；球磨处理后的硬质相的平均颗粒直径约为50-60nm,粘结相的平均颗粒直径约为5-7um，粉料中的间距控制在0.3-0.5um。
[0008]在本发明一较佳实施例中，所述的步骤c)中，使用粉末压制液压设备对原料进行压制处理，压力控制在30-35MPa，模芯坯料为柱状，直径约为8_10mm，长度约为2_2.2cm ;烧结工艺在脉冲电流烧结设备中进行，电流为400A，电压为12V，脉冲持续时间2.5ms，频率为350Hz ;烧结过程中的升温速度控制在500°C /min，烧结温度控制在1200°C _1250°C，烧结处理后在1200°C中保温2-2.5分钟。
[0009]在本发明一较佳实施例中，所述的步骤e)中，热处理工艺包括淬火和低温回火处理；淬火方式为等温淬火，首先，将模芯加热至900°C -950°C ;然后，在盐浴中冷却至2400C -2600C ;接着，置于加热炉，并在240°C _260°C温度下保温处理3_4小时；最后，在空气中冷却至室温；回火处理的温度控制在180°C _190°C，保温2小时后空冷。
[0010]本发明揭示了一种新型拉丝模模芯的制备方法，该制备方法工序安排合理，工艺实施简便，制得的模芯在硬度和耐磨性方面的性能表现突出，且兼顾钢材良好的塑性和韧性，提升了拉丝模模芯的使用寿命及使用性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
图1是本发明实施例新型拉丝模模芯的制备方法的工序步骤图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0013]图1是本发明实施例新型拉丝模模芯的制备方法的工序步骤图；该制备方法包括如下步骤:a)选材配料，b)球磨混料，c)压制烧结，d)激光制芯，e)热处理。
[0014]实施例1
本发明提及的新型拉丝模模芯的制备方法如下:
a)选材配料，模芯原料的主要成分及其质量百分比为:硬质相15%:粘结相85% ;硬质相原料选用纳米碳化钛粉料，粘结相原料选用高速钢细粉料；硬质相原料的平均颗粒直径约为2-3um ;粘结相原料的平均颗粒直径约为22-23um ；
b)球磨混料，设备选用摆动式球磨机,球磨罐材料为滚珠轴承钢,磨球为硬质合金球，球料比控制在19:1 ;球磨过程中，球磨罐中充氩气，球磨时间控制在53-55小时；球磨处理后的硬质相的平均颗粒直径约为50-55nm，粘结相的平均颗粒直径约为5_6um，粉料中的间距控制在0.3-0.5um ；
c)压制烧结，使用粉末压制液压设备对原料进行压制处理，压力控制在32MPa，模芯坯料为柱状，直径约为8mm，长度约为2cm;烧结工艺在脉冲电流烧结设备中进行，电流为400A，电压为12V，脉冲持续时间2.5ms，频率为350Hz ;烧结过程中的升温速度控制在5000C /min，烧结温度控制在1200°C _1220°C，烧结处理后在1200°C中保温2分钟；
d)激光制芯，采用脉冲激光器对模芯进行模孔加工，膜孔的孔径控制在1-1.2mm ；
e)热处理，热处理工艺包括淬火和低温回火处理；淬火方式为等温淬火，首先，将模芯加热至900°C _920°C;然后，在盐浴中冷却至240°C;接着，置于加热炉，并在240°C温度下保温处理3.5小时；最后，在空气中冷却至室温；回火处理的温度控制在180°C，保温2小时后空冷；通过上述工艺处理后的模芯的硬度可达90HRA，且具有良好的综合力学性能。
[0015]实施例2
本发明提及的新型拉丝模模芯的制备方法如下:
a)选材配料，模芯原料的主要成分及其质量百分比为:硬质相14%:粘结相86% ;硬质相原料选用纳米碳化钨粉料，粘结相原料选用铬钥钒钢的细粉料；硬质相原料的平均颗粒直径约为3-4um ;粘结相原料的平均颗粒直径约为24-25um ；
b)球磨混料，设备选用摆动式球磨机,球磨罐材料为滚珠轴承钢，磨球为硬质合金球，球料比控制在18:1 ;球磨过程中，球磨罐中充氩气，球磨时间控制在56-57小时；球磨处理后的硬质相的平均颗粒直径约为50-55nm，粘结相的平均颗粒直径约为5_6um，粉料中的间距控制在0.3-0.5um ；
c)压制烧结，使用粉末压制液压设备对原料进行压制处理，压力控制在33MPa，模芯坯料为柱状，直径约为9mm，长度约为2cm;烧结工艺在脉冲电流烧结设备中进行，电流为400A，电压为12V，脉冲持续时间2.5ms，频率为350Hz ;烧结过程中的升温速度控制在5000C /min，烧结温度控制在1240°C _1250°C，烧结处理后在1200°C中保温2.5分钟；
d)激光制芯，采用脉冲激光器对模芯进行模孔加工，膜孔的孔径控制在1-1.2mm ；
e)热处理，热处理工艺包括淬火和低温回火处理；淬火方式为等温淬火，首先，将模芯加热至940°C _950°C;然后，在盐浴中冷却至260°C;接着，置于加热炉，并在260°C温度下保温处理3小时；最后，在空气中冷却至室温；回火处理的温度控制在190°C，保温2.5小时后空冷；通过上述工艺处理后的模芯的硬度可达92HRA，且具有良好的综合力学性能。
[0016]本发明揭示了一种新型拉丝模模芯的制备方法，其特点是:该制备方法工序安排合理，工艺实施简便，制得的模芯在硬度和耐磨性方面的性能表现突出，且兼顾钢材良好的塑性和韧性，提升了拉丝模模芯的使用寿命及使用性能。
[0017]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种新型拉丝模模芯的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤:a)选材配料，b)球磨混料，c)压制烧结，d)激光制芯，e)热处理。
2.根据权利要求1所述的新型拉丝模模芯的制备方法，其特征在于，所述的步骤a)中，模芯原料由硬质相和粘结相组成，硬质相原料可选用纳米碳化钛、纳米碳化钨或纳米碳氮化钛粉料中的一种，粘结相原料可选用高速钢或铬钥钒钢的细粉料；硬质相原料的平均颗粒直径约为2-4um ;粘结相原料的平均颗粒直径约为20-25um。
3.根据权利要求1所述的新型拉丝模模芯的制备方法，其特征在于，所述的步骤b)中，设备选用摆动式球磨机，球磨罐材料为滚珠轴承钢，磨球为硬质合金球，球料比控制在18-20:1 ;球磨过程中，球磨罐中充氩气，球磨时间控制在50-60小时；球磨处理后的硬质相的平均颗粒直径约为50-60nm，粘结相的平均颗粒直径约为5_7um，粉料中的间距控制在0.3-0.5umο
4.根据权利要求1所述的新型拉丝模模芯的制备方法，其特征在于，所述的步骤c)中，使用粉末压制液压设备对原料进行压制处理，压力控制在30-35MPa，模芯坯料为柱状，直径约为8-10mm，长度约为2_2.2cm ;烧结工艺在脉冲电流烧结设备中进行，电流为400A，电压为12V，脉冲持续时间2.5ms，频率为350Hz ;烧结过程中的升温速度控制在500°C /min，烧结温度控制在1200°C -1250°C，烧结处理后在1200°C中保温2-2.5分钟。
5.根据权利要求1所述的新型拉丝模模芯的制备方法，其特征在于，所述的步骤e)中，热处理工艺包括淬火和低温回火处理；淬火方式为等温淬火，首先，将模芯加热至900°C -950 °C ;然后，在盐浴中冷却至240°C -260 °C ;接着，置于加热炉，并在2400C _260°C温度下保温处理3-4小时；最后，在空气中冷却至室温；回火处理的温度控制在180°C _190°C，保温2小时后空冷。
【文档编号】B22F3/16GK104399982SQ201410595500
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】马广兴 申请人:苏州广型模具有限公司