各種拉絲模的材質各有特點。其中,天然金剛石拉絲模的價格*為昂貴,加工也極其困難,同時因為天然金剛石的各向異性,在徑向范圍內硬度差別很大,容易在某一方向上產生劇烈磨損,所以天然金剛石模只適用于加工直徑很小的絲材。硬質合金模硬度較低,用硬質合金模拉拔的線材質量較高,表面粗糙度低,但硬質合金模的耐磨性較差,模具的使用壽命短。聚晶金剛石模的硬度僅次于天然金剛石,因其具有各向同性的特點,不會產生單一徑向磨損加劇的現象,但其價格十分昂貴,加工困難,制造成本很高。
CVD涂層拉絲模因具有金剛石的性能而具有良好的耐磨性,拉拔線材的表面粗糙度較低,但是CVD涂層拉絲模的制作工藝復雜,加工困難,成本較高;當涂層磨耗后模具將迅速磨損,不僅難以保證加工質量,而且不能重復使用,只能報廢。陶瓷材料具有比硬質合金高的硬度和耐磨性,制作成本低廉,是介于金剛石與硬質合金之間的制作拉絲模的優良材料。但由于陶瓷材料的韌性差、熱沖擊差且加工困難,至今尚未獲得大范圍應用。各種拉絲模材質的優缺點對比見表
關于“如何選擇拉絲模材料”請參照下表:模具名稱,性能介紹
制作簡便耐磨性差、壽命短基本淘汰
天然金剛石
硬度高、耐磨性能好脆性大,加工難直徑1.2mm以下的線模
硬質合金
拋光性好、能量消耗低耐磨性差、加工困難各種直徑線材
聚晶人造金剛石
硬度高、耐磨性好加工困難、成本高小型線材、絲材
CVD涂層材料
光潔度高、耐溫性好工藝復雜、加工困難小型線材、絲材
陶瓷材料
耐磨、耐高溫、耐腐蝕性好熱沖擊、韌性差、加工難沒有大范圍應用
在小型線材、絲材的拉拔加工中,天然金剛石、聚晶金剛石、CVD和硬質合金拉絲模是常用的拉絲模材料。因為在拉拔小直徑絲材時,CVD涂層金剛石??朔颂烊唤饎偸5母飨虍愋裕瑫r具有優良的強度和硬度,拉拔產量*高,表面質量也達到要求。而且CVD涂層金剛石拉絲模的壽命等同于天然金剛石模具,產品合格率高,表面質量優于國產聚晶金剛石。因此,對于小直徑絲材拉拔加工,CVD涂層金剛石拉絲模是較為理想的選擇。
由于人造聚晶金剛石在高溫高壓下燒結成型時,其外形尺寸很難控制,因此燒結出來的人造聚晶金剛石外形一般不太規整。將外形不規整的人造聚晶金剛石用于制作拉絲模時,聚晶塊的鑲套相當困難。對于同樣大小的聚晶塊,其鑲套質量的高低決定了拉絲模上可開孔徑的大小以及拉絲模質量的優劣。因此,研究人造聚晶金剛石的鑲套工藝對于合理利用人造聚晶金剛石、提高拉絲模質量有著重要意義。
金剛石拉絲??梢钥刂齐娮与娖鞴I用的直徑從毫米級到微米級的各種金屬絲導線。精度可達1~2個微米。例如拉制微米級的鉑絲、鎢絲、以及超細的銅絲。可承受很高的壓力、摩擦力、和數百度高溫,不容易磨損變形。耐用度是硬質合金的拉絲模的幾十至幾百倍。
聚晶金剛石拉絲模與天然金剛石拉絲模相比更是有其獨到之處。不存在天然金剛石的各向異性,不容易劈裂。拉絲孔可以始終保持正圓形。值得注意的是,雖然聚晶金剛石硬度比天然金剛石硬度要低,但壽命卻比后者長,好的聚晶金剛石拉絲模壽命是天然金剛石的數倍。價格只有天然金剛石拉絲模的1/3~1/5。對某些過渡金屬使用效果較差,拉絲孔的拋光加工也比較困難。
盡管拉絲模可用于加工各種鋼鐵、銅、鎢、鉬等金屬和合金材料,但不同材質的拉絲模各有其適用的加工范圍,不同材質的拉絲模加工相同的線材時其磨損形態和使用壽命存在很大差別,因此合理選用拉絲模材質是保證成功應用的關鍵。不同材質的拉絲模都有其相對合理的加工對象。拉拔加工的合理性主要指拉絲模與線材兩者的力學、物理和化學性能相互匹配,以獲得*長的模具使用壽命。例如,在拉拔相同直徑的銅絲時,聚晶金剛石模的使用壽命是硬質合金模壽命的300~500倍,拉拔鎳絲時僅為80~100倍,拉拔鉬絲時,其壽命只有硬質合金模壽命的50~80倍,而拉拔碳鋼時,聚晶金剛石模的壽命只有硬質合金模的20~60倍。由于國內對拉拔模與線材的匹配理論缺乏系統研究,導致了盲目選擇,造成資源浪費。拉絲模的摩擦磨損情況十分復雜,一般分為破壞和摩擦磨損兩大類。拉絲模的破壞又可以分為環狀破壞、拉伸破壞、剪切破壞和支撐面破壞等,摩擦磨損可分為磨耗磨損、磨擦磨損、腐蝕磨損、擦傷和細顆粒產生的磨損等。工作條件(線材材料、拉絲模材質、潤滑劑等)的不同,使得拉絲模的磨損和破壞都有其獨特的過程。拉絲模的磨損破壞之間的相互關系,在本質上是相互關聯的。拉絲模內部的情況可能非常微妙,一些因素可能會同時起作用,它們的疊加作用非常復雜,不易理解??赡芤粋€因素的作用會掩蓋其他因素的作用,上述幾種破壞和摩擦磨損的形式可能經常交織在一起,為分析拉絲模的破壞磨損機理增加了難度。但總的來說,各種材質拉絲模的耐磨性由高到低的排序是:金剛石拉絲模(沒有考慮天然金剛石各向異性的問題)——陶瓷拉絲模——硬質合金?!烟蕴暮辖痄撃?。
通過對拉絲模的材質的研究,拉絲模正在向著高強度、高硬度、高耐磨性發展,各種符合要求的新材料層出不窮,拉絲模的耐磨性大幅度提高,磨損、破壞的時間明顯延遲,拉絲模壽命不斷增加,加工精度也有了一定的提高。拉拔加工的適用范圍正逐步擴大,從粗到細各種規格的線材都可以加工,并出現了用于加工不規則線材的異型模。
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