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各种拉丝模具材质的优缺点对比

主要对比-优点-缺点-应用范围
1.合金钢模-制作简便-耐磨性差、寿命短-基本淘汰
2.天然金刚石-硬度高、耐磨性能好-脆性大,加工难-直径1.2mm以下的线模
3.硬质合金-抛光性好、能量消耗低-耐磨性差、加工困难-各种直径线材
4.聚晶人造金刚石-硬度高、耐磨性好-加工困难、成本高-小型线材、丝材
5.CVD涂层材料-光洁度高、耐温性好-工艺复杂、加工困难-小型线材、丝材
6.陶瓷材料-耐磨、耐高温、耐腐蚀性好-热冲击、韧性差、加工难-没有大范围应用

         在小型线材、丝材的拉拔加工中,天然金刚石、聚晶金刚石和CVD涂层模是常用的拉丝模材料。在拉拔小直径丝材时,CVD涂层金刚石模克服了天然金刚石模的各向异性,同时具有优良的强度和硬度,拉拔产量最高,表面质量也达到要求。试验证明,CVD涂层金刚石拉丝模的寿命等同于天然金刚石模具,产品合格率高,表面质量优于国产聚晶金刚石。因此,对于小直径丝材拉拔加工,CVD涂层金刚石拉丝模是较为理想的选择。 尽管拉丝模可用于加工各种钢铁、铜、钨、钼等金属和合金材料,但不同材质的拉丝模各有其适用的加工范围,不同材质的拉丝模加工相同的线材时其磨损形态和使用寿命存在很大差别,因此合理选用拉丝模具材质是保证成功应用的关键。
不同材质的拉丝模都有其相对合理的加工对象。拉拔加工的合理性主要指拉丝模与线材两者的力学、物理和化学性能相互匹配,以获得最长的模具使用寿命。例如,在拉拔相同直径的铜丝时,聚晶金刚石模的使用寿命是硬质合金模寿命的300~500倍,拉拔镍丝时仅为80~100倍,拉拔钼丝时,其寿命只有硬质合金模寿命的50~80倍,而拉拔碳钢时,聚晶金刚石模的寿命只有硬质合金模的20~60倍。由于国内对拉拔模与线材的匹配理论缺乏系统研究,导致了盲目选择,造成资源浪费。拉丝模的摩擦磨损情况十分复杂,一般分为破坏和摩擦磨损两大类。拉丝模的破坏又可以分为环状破坏、拉伸破坏、剪切破坏和支撑面破坏等,摩擦磨损可分为磨耗磨损、磨擦磨损、腐蚀磨损、擦伤和细颗粒产生的磨损等。工作条件(线材材料、拉丝模材质、润滑剂等)的不同,使得拉丝模的磨损和破坏都有其独特的过程。
拉丝模的磨损破坏之间的相互关系,在本质上是相互关联的。拉丝模内部的情况可能非常微妙,一些因素可能会同时起作用,它们的叠加作用非常复杂,不易理解。可能一个因素的作用会掩盖其他因素的作用,上述几种破坏和摩擦磨损的形式可能经常交织在一起,为分析拉丝模的破坏磨损机理增加了难度。但总的来说,各种材质拉丝模的耐磨性由高到低的排序是:金刚石拉丝模(没有考虑天然金刚石各向异性的问题)——陶瓷拉丝模——硬质合金模——已淘汰的合金钢模。


       各种拉丝模具的材质各有特点。其中,天然金刚石拉丝模的价格最为昂贵,加工也极其困难,同时因为天然金刚石的各向异性,在径向范围内硬度差别很大,容易在某一方向上产生剧烈磨损,所以天然金刚石模只适用于加工直径很小的丝材。硬质合金模硬度较低,用硬质合金模拉拔的线材质量较高,表面粗糙度低,但硬质合金模的耐磨性较差,模具的使用寿命短。聚晶金刚石模的硬度仅次于天然金刚石,因其具有各向同性的特点,不会产生单一径向磨损加剧的现象,但其价格十分昂贵,加工困难,制造成本很高。CVD涂层拉丝模因具有金刚石的性能而具有良好的耐磨性,拉拔线材的表面粗糙度较低,但是CVD涂层拉丝模的制作工艺复杂,加工困难,成本较高;当涂层磨耗后模具将迅速磨损,不仅难以保证加工质量,而且不能重复使用,只能报废。陶瓷材料具有比硬质合金高的硬度和耐磨性,制作成本低廉,是介于金刚石与硬质合金之间的制作拉丝模的优良材料。但由于陶瓷材料的韧性差、热冲击差且加工困难,至今尚未获得大范围应用。
通过对拉丝模具的材质的研究,拉丝模具正在向着高强度、高硬度、高耐磨性发展,各种符合要求的新材料层出不穷,拉丝模的耐磨性大幅度提高,磨损、破坏的时间明显延迟,拉丝模寿命不断增加,加工精度也有了一定的提高。拉拔加工的适用范围正逐步扩大,从粗到细各种规格的线材都可以加工,并出现了用于加工不规则线材的异型模。


Tags:拉丝模具
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