一種聚晶金剛石拉絲模的熱壓燒結(jié)制作工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及拉絲模技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚晶金剛石拉絲模的熱壓燒結(jié)制作工 藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 在金屬壓力加工中，在外力的作用下使金屬強行通過模具，金屬橫截面積被壓縮， 并獲得所需要的橫截面積、形狀和尺寸的工具稱為拉絲模，它是一種使金屬絲由粗到細，逐 步達到人們所需要的尺寸的工具，由模套和模芯兩部分組成，在使用的過程中，由于拉拔的 作用，會使模具發(fā)生不同程度的損傷，質(zhì)量好的模具對于提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低企業(yè)的 成本是至關(guān)重要的，要想降低成本，獲得穩(wěn)定長時間的拉拔，精確地尺寸，較好的表面質(zhì)量， 沒有高質(zhì)量的拉絲模具是難以實現(xiàn)的。
[0003] 聚晶金剛石是用經(jīng)過認真挑選的質(zhì)量優(yōu)良的人造金剛石單晶加上少量的硅、鈦等 結(jié)合劑，在高溫高壓的條件下聚合而成，以其高硬度、高耐磨性以及優(yōu)良的性價比等特點越 來越受到拉絲行業(yè)的青睞，成為拉絲行業(yè)應用最廣泛的模芯材料，但是金剛石脆性較大，難 于加工，在制備模具以及模具的使用過程中會發(fā)生脆性爆裂，影響企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，拉絲模 在模芯表面會進行鑲套保護模芯。拉絲模芯的鑲套是模具生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，其 中鑲套的成分以及鑲套工藝是直接影響拉絲模成品質(zhì)量的重要因素。目前常用的金剛石拉 絲模鑲套方法有兩種：一種是熱鑲，一種是粉末鑲，其中以粉末鑲套最為突出?，F(xiàn)有技術(shù)中 的模具在模芯的利用率，使用壽命和模具修復方面還不能達到另人們滿意的程度。
[0004] 因此，如何選擇鑲套用金屬粉末的成分，優(yōu)化鑲套工藝，提高模芯的利用率，得到 綜合性能好的模具，延長模具的使用壽命，提高生產(chǎn)的效率，降低生產(chǎn)成本是目前亟待解決 的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種聚晶金剛石拉絲模的熱壓燒 結(jié)制作工藝，實現(xiàn)了模具的鑲套制作工藝的優(yōu)化，得到綜合性能好的模具，提高模具制備過 程中模芯的利用率，延長模具的使用壽命，增加模具的修復次數(shù)。
[0006] 本發(fā)明公開了一種聚晶金剛石拉絲模的熱壓燒結(jié)制作工藝，所述拉絲模包括聚晶 金剛石模芯、鑲套和具有內(nèi)腔的鋼套，鑲套包裹模芯并設于鋼套的內(nèi)腔中，鑲套由頂部、底 部和環(huán)繞模芯的周部組成，鑲套采用金屬粉末燒結(jié)而成；鑲套制作工藝包括如下步驟：
[0007]S1、按質(zhì)量百分比將34-37wt%的鐵粉、20-25wt%的鎳粉、15-19wt%的銅粉、 8-10wt%的鋁粉、8-10wt%的鋅粉、l-2wt%的錫粉、l-2wt%的鎂粉、2-3wt%的銀粉、 l-2wt%的磷粉、2-3wt%的鋅-30wt%錯中間合金粉混合均勻得到金屬粉；
[0008]S2、將鋼套放置在石墨模具中；
[0009]S3、稱取A單位S1中配制的金屬粉倒入鋼套中，震動石墨模具使金屬粉均勻平整， 將石墨壓柱插入石墨模具中壓住金屬粉，放入燒結(jié)機內(nèi)以2. 2-3. 2MPa壓力冷壓將金屬粉 壓實形成鑲套底部；
[0010] S4、在聚晶金剛石模芯的第一端面涂抹粘結(jié)劑，將聚晶金剛石模芯置于鋼套中，使 聚晶金剛石模芯上涂抹粘結(jié)劑的第一端面粘結(jié)在鑲套底部；
[0011]S5、稱取B單位S1中配制的金屬粉倒入鋼套中，使金屬粉充滿聚晶金剛石模芯的 周圍空間，震動石墨模具使金屬粉均勻平整，將石墨壓柱插入石墨模具中壓住金屬粉，放入 燒結(jié)機內(nèi)以1. 8-2. 7MPa的壓力冷壓將金屬粉壓實形成鑲套周部；
[0012]S6、稱取C單位S1中配制的金屬粉倒入鋼套中，震動石墨模具使金屬粉均勻平 整，將石墨壓柱插入石墨模具中壓住金屬粉，放入燒結(jié)機內(nèi)進行熱壓燒結(jié)將金屬粉壓實 形成鑲套頂部；在熱壓燒結(jié)過程中，鑲套底部、周部和頂部熱壓形成一體鑲套，并且，鑲 套、聚晶金剛石模芯和鋼套熱壓成一體形成聚晶金剛石拉絲模；其中熱壓燒結(jié)過程如下： 在2. 0-2. 5MPa壓力下從室溫升溫到590-620°C，提高壓力到3. 5-5.OMPa后繼續(xù)升溫至 630-670°C，將壓力升至5. 0-5. 5MPa保溫保壓120-300秒后，維持壓力為5. 0-5. 5MPa降溫 至200°C以下；
[0013]S7、卸壓后取出產(chǎn)品得到聚晶金剛石拉絲模。
[0014] 優(yōu)選地，所述金屬粉按質(zhì)量百分比包括：35wt%的鐵粉、22wt%的鎳粉、16wt%的 銅粉、9wt%的錯粉、9wt%的鋅粉、1. 5wt%的錫粉、1. 5wt%的鎂粉、2. 2wt%的銀粉、lwt% 磷粉、2. 8wt%的鋅-30wt%錯中間合金粉。
[0015] 優(yōu)選地，在S3中，冷壓壓力為2. 5-3.OMPa。
[0016] 優(yōu)選地，在S5中，冷壓壓力為2. 0-2. 5MPa。
[0017] 優(yōu)選地，在S6中，升溫速率為20°C/min，降溫速率為20°C/min，最高燒結(jié)溫度為 635-665°C，最高壓力為5. 2-5. 4MPa，保溫保壓時間為130-290秒。
[0018] 優(yōu)選地，在S6中，最高燒結(jié)溫度為650°C，最高壓力為5. 5MPa，保溫保壓時間為200 秒。
[0019] 優(yōu)選地，所述金屬粉末顆粒度為160目左右，具體地，其顆粒度可以在160 ±10目。
[0020] 本發(fā)明中，通過采用新的鑲套用金屬粉配方和對熱壓燒結(jié)工藝的改進，提升了聚 晶金剛石拉絲模模套的綜合性能，提高模具制備過程中聚晶金剛石模芯的利用率，延長拉 絲模具的使用壽命，增加模具的修復次數(shù)。
[0021] 在本發(fā)明中，采用了新的鑲套用金屬粉配方，配方以鐵-鎳-銅系為基并添加了其 他元素組成。一方面，配方中提高了鋅的含量同時相應的調(diào)整了鎳、錫的含量，在降低成本 的同時，易于形成金屬間化合物，使形成的鑲套與模芯和鋼套緊密貼合，在模具使用過程中 不易剝落，增加鑲套的耐磨性，延長了模具的使用壽命，增加了模具可修復次數(shù)；另一方面， 減小了金屬粉的顆粒大小，金屬粉末粒度為160目左右，細化了晶粒，增加了形成鑲套的致 密度，延長模具的使用壽命。
[0022] 在本發(fā)明中，優(yōu)化了鑲套的工藝，采用冷壓成型-熱壓燒結(jié)的工藝過程，采用冷 壓，減少熱量投入的同時能防止聚晶金剛石在高溫條件下的脆裂，提高模芯的利用率；另一 方面，采用熱壓燒結(jié)，在熱壓燒結(jié)過程中，根據(jù)燒結(jié)體的特點，在不同的溫度下采用了不同 的壓力，縮短了燒結(jié)的時間，減少了聚晶金剛石在燒結(jié)過程中的脆裂，選擇了可以相互補償 的最高燒結(jié)溫度、保溫保壓時間和燒結(jié)壓力，最高燒結(jié)溫度為630-670°C，保溫保壓時間為 120-300秒，燒結(jié)壓力為5. 0-5. 5MPa，達到了一次晶粒發(fā)展成熟，晶界明顯，交角近120°C， 沒有過分的二次晶粒長大，收縮均勻，氣孔小，燒結(jié)緊密且耗能少，改善了模具的綜合性能； 在燒結(jié)完成后進行保壓降溫，在防止過燒的情況下利用余熱提高材料的性能，提高能量的 利用率，制造的鑲套顏色光亮、與聚晶金剛石模芯和鋼套貼合緊密，減少了模芯的脆裂，提 高了模芯80%的利用率，為拉絲行業(yè)的公司節(jié)約了成本。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明中聚晶金剛石拉絲模的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2為本發(fā)明中聚晶金剛石拉絲模的熱壓燒結(jié)制作工藝中S3步驟的工作狀態(tài)示 意圖。
[0025] 圖3為本發(fā)明中聚晶金剛石拉絲模的熱壓燒結(jié)制作工藝中S4步驟的工作狀態(tài)示 意圖。
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