一种加工钛及钛合金带的带DLC涂层加工模具的制作方法

一种加工钛及钛合金带的带dlc涂层加工模具
技术领域
1.本实用新型涉及钛及钛合金管加工模具技术领域，更具体地说，它涉及一种加工钛及钛合金带的带dlc涂层加工模具。


背景技术：

2.在直缝焊管行业，钛及钛合金管的成型一直存在一个技术难点。因为钛尤其是纯钛质地柔软，在成型过程中由于轧辊挤压，钛极易与成型模具轧辊表面发生粘黏，一方面导致管材表面拉伤，另一方面导致模具光洁度下降。目前主流的方法一种是使用尼龙等塑料模具，但是磨损极快，只在一些不重要的成型段使用，一种是使用各类铜合金替代，因为铜合金本身具有自润滑作用，与钛管不易粘黏，寿命也远高于尼龙。但铜模模具也有自身缺点：价格贵，原因在于，以一台 30机模具为例来说明，钢模具几乎永久使用，价格1.3万一套，然而，同规格的低端铜模具大约3.5万，寿命大约2年，且需要每半月停机维修模具；中端铜模具大约6万一套，每月维修一次，寿命大约 3-4年，高端铜模具8-9万一套，每2-3月维修一次，寿命10年左右；除此之外，因为铜模磨损极快，所以一般车间都配一套铜模一套模具钢模，模具成本极高。
3.基于上述问题，本实用新型提出一种能加工钛及钛合金带的带 dlc涂层加工模具。


技术实现要素：

4.针对实际运用中这一问题，本实用新型目的在于提出一种加工钛及钛合金带的带dlc涂层加工模具，具体方案如下：
5.一种加工钛及钛合金带的带dlc涂层加工模具，是由五个连续加工的模具组成的，五个模具均包括模具本体与涂层，所述涂层设置于模具本体表面，其中：
6.模具本体采用钢制成；
7.涂层采用dlc涂层。
8.进一步的，五个模具分别包括一号模具本体、二号模具本体、三号模具本体、四号模具本体以及五号模具本体；
9.一号模具本体表面均匀开设有若干一号主齿，每两个一号主齿之间设有一号副齿；
10.二号模具本体表面均匀开设有若干二号主齿，每两个二号主齿之间设有二号副齿；
11.三号模具本体表面均匀开设有若干三号主齿；
12.四号模具本体表面均匀开设有若干四号主齿，四号主齿为连续性螺旋齿；
13.五号模具本体表面均匀设有若干五号主齿，五号主齿截面为半圆型；
14.五个模具上主齿与副齿均沿模具本体长度方向布置，且每组主齿与副齿是绕模具本体周向设置的。
15.进一步的，所述一号主齿截面呈三角型，一号副齿截面呈矩型，且所述矩型结构朝向一号模具本体中心的一端为弧型；
16.所述一号主齿的深度大于一号副齿的深度。
17.进一步的，所述一号主齿与一号副齿的齿面交接处采用圆弧过渡。
18.进一步的，所述二号主齿截面由三角型部和矩型部组合而成，其中二号主齿三角型部与一号主齿三角型一端部的部分是重合的，二号主齿矩型部的截面宽度与三角型部截面最大宽度相等，所述二号副齿截面为圆弧型结构；
19.所述二号主齿的深度与一号主齿深度相等，一号副齿的深度大于二号副齿的深度。
20.进一步的，所述三号主齿截面为矩型，三号主齿的宽度小于二号主齿矩型部的宽度；
21.所述三号主齿的深度与一号主齿、二号主齿的深度相等。
22.进一步的，每组所述二号副齿沿圆柱本体的周向均匀且间隔开设有若干个。
23.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
24.(1)完全抛弃钛管专用的尼龙模具和铜模具，使用模具钢模具替代，降低模具成本；
25.(2)减少2/3模具储备量，因为不使用尼龙和铜模具后做不锈钢和做钛可以用同一组模具，相应的制管生产线避免了跟换模具造成的闲置，也可以降低生产线数量或者提升整体产能；
26.(3)模具维护周期增加10倍以上，常规模具钢模具做不锈钢每两周都需要对模具进行抛光维护；dlc涂层具有金刚石的硬度，几乎不会被磨损，且表面摩擦系数只有0.01以下，也几乎不会刮伤管材；
27.(3)dlc涂层具有耐腐蚀性能，对模具本身就是一种保护，尤其是工作表面因为经常摩擦，现有的防锈手段都不起作用，使用dlc 涂层后能解决该问题。
附图说明
28.图1为本实用新型中五个模具的整体示意图；
29.图2为本实用新型中一号模具的剖视图；
30.图3为本实用新型图2中a处放大图；
31.图4为本实用新型中轧制出的齿形带示意图。
32.附图标记：11、模具本体；22、涂层；
33.1、一号模具本体；2、二号模具本体；3、三号模具本体；4、四号模具本体；5、五号模具本体。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
35.如图1所示，一种钛及钛合金管的带dlc涂层齿形带加工模具，是由五个连续加工
的模具组成的，用于加工钛及钛合金直缝焊管的齿形带。
36.五个模具均包括模具本体11与涂层22，涂层22设置于模具本体11表面，其中：模具本体11采用钢制成；涂层22采用dlc涂层 22(类金刚石涂层22)。图示2-3中，以第一个模具为例展示说明。
37.需要注意的是，dlc涂层22技术是现有技术中比较完善的技术，其制备原理是利用气象物理沉积技术在物体表面形成一层0.5-5微米的金刚石镀层，因此在此不再赘述其镀层的实现过程。
38.本技术所设计的加工模具，以钢模具作为基底，外表面镀层dlc 涂层22，替代现有方法中采用铜模具的方式，来实现钛及钛合金管的成型过程中齿形带的加工，完全抛弃钛管专用的尼龙模具和铜模具，使用钢模具替代。
39.采用上述结构的模具，在加工钛及钛合金管时的优点是：模具不与钛等金属发生粘黏；非常耐磨：原本模具钢虽然可以永久使用，但还是要定期表面抛光，但是采用本技术的方式，在钢模具表面镀层 dlc涂层22后，dlc涂层22硬度达到金刚石的硬度，几乎不会被划伤磨损，几乎可以永久使用不需维护；可修复：即使被磕碰导致破损重新镀层即可，且镀层成本相对于模具价格可以忽略不计；模具表面光洁度极高，加工出的管材表面几乎不会有损伤；可以完全抛弃尼龙模具铜模具，减少一半模具用量，同一组模具可做不锈钢管也能做钛及钛合金管，节约了换模具时间以及模具维护时间。
40.以往dlc涂层22常用在刀具、冲压模具、导轨、柱销等大挤压力的摩擦滑动表面。像制管模具这种滚压类模具是不会去做镀层的。但是仅针对钛及钛合金管的加工中，基于钛及钛合金管加工使用铜模具的原因仅仅是因为防粘黏，因此抛弃价格高、使用寿命短的铜模具，而采用价格低、使用寿命长的钢模具，在钢模具表面镀层dlc涂层 22来主要解决粘黏的问题，而实际使用之后，还附加有耐磨、低摩擦系数的好处。
41.具体地，以钢模具为基底，外表面镀层dlc涂层22的五个模具的结构为：
42.五个模具分别包括一号模具本体1、二号模具本体2、三号模具本体3、四号模具本体4以及五号模具本体5；每个模具本体11均为圆柱型结构。
43.一号模具本体1表面均匀开设有若干一号主齿，每两个一号主齿之间设有一号副齿；一号主齿截面呈三角型，一号副齿截面呈矩型，且矩型结构朝向一号模具本体1中心的一端为弧型；一号主齿的深度大于一号副齿的深度。一号主齿与一号副齿的齿面交接处采用圆弧过渡。圆弧过渡的结构。
44.二号模具本体2表面均匀开设有若干二号主齿，每两个二号主齿之间设有二号副齿；二号主齿截面由三角型部和矩型部组合而成，其中二号主齿三角型部与一号主齿三角型一端部的部分是重合的，二号主齿矩型部的截面宽度与三角型部截面最大宽度相等，二号副齿截面为圆弧型结构；二号主齿的深度与一号主齿深度相等，一号副齿的深度大于二号副齿的深度；每组二号副齿沿圆柱本体的周向均匀且间隔开设有若干个。
45.三号模具本体3表面均匀开设有若干三号主齿；三号主齿截面为矩型，三号主齿的宽度小于二号主齿矩型部的宽度；三号主齿的深度与一号主齿、二号主齿的深度相等。
46.四号模具本体4表面均匀开设有若干四号主齿，四号主齿为连续性螺旋齿。
47.五号模具本体5表面均匀设有若干五号主齿，五号主齿截面为半圆型；五个模具上主齿与副齿均沿模具本体11长度方向布置，且每组主齿与副齿是绕模具本体11周向设置
的。
48.采用一号模具、二号模具、三号模具、四号模具以及五号模具依次钛及钛合金的带进行齿形轧制，得到如图4所示的带，图示中，从左至右的每个齿形带依次是一号模具轧制的带，有主副齿交错排列纵向分布的齿形、二号模具轧制的带，具有主副齿交错排列纵向分布的齿形、三号模具轧制的带、具有断续外伸结构的副齿结构，方向上垂直主齿齿面、四号模具轧制的带，具有垂直针状结构，方向竖直向上、五号模具轧制的带、具有间断或连续的圆弧弯曲半封闭结构。
49.基于上述模具生产制作出来的齿形带，具有以下有益效果：
50.1、可以模具钢替代合金铜模，可以使用一种模具加工所有产品，减伤了2/3模具储备量，每10条线可节约模具购置费近百万/年；
51.2、使得钛管生产模具从原来的易损件变成了永久使用，每10条线可节约模具维修费用10余万元/年；
52.3、采用同一材质的模具，模具统一后可减少因为模具更换造成的停工，停机，提高生产效率；
53.4、dlc涂层22的耐磨性使得模具的维护周期延长10余倍；
54.5、涂层22的耐腐蚀性能保护模具，几乎不再需要维护。
55.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。