[发明专利]一种叠层自润滑陶瓷拉丝模具及其制备方法

说明书

本发明属于金属线材拉拔模具制造技术领域，涉及一种叠层自润滑陶瓷拉丝模具及其制备方法。该叠层自润滑陶瓷拉丝模具的基体材料为高硬度的结构陶瓷，模具沿拉拔工作方向由基本层和润滑层交替叠加构成，基本层保证模具的整体结构强度，润滑层提供拉拔生产的润滑功能。该叠层自润滑陶瓷拉丝模具是通过层状叠加铺料、热压烧结、金刚石超精密铣削制孔等工艺制备而成。该拉丝模具可广泛应用于强韧性金属线材的干式拉拔加工，能够有效改善拉拔工作界面的恶劣摩擦磨损工况，从而显著提高线材生产的表面质量及拉丝模具的工作寿命，简便高效，节能环保。

技术领域

本发明涉及一种叠层自润滑陶瓷拉丝模具及其制备方法，属于线材拉拔模具制造技术领域。

背景技术

拉丝模具是拉拔加工过程中必不可少的、易消耗性工具，在线材生产成本中占有很大的比例。金属线材加工行业为了提高产品竞争力，对拉丝模具质量的提高和制造方法的创新越来越重视。目前，以提高拉丝模具使用寿命为主要目标，国内外研究者在模具内孔结构设计、材料选择、制造工艺的改进及减摩抗磨措施等方面进行了深入系统的研究，研制出了拉丝模具孔型设计方法、新型拉丝模具材料以及涂层拉丝模具等，促进了金属线材拉拔加工行业的发展。线材拉拔生产过程中，拉丝模具的主要失效形式为破坏和磨损，其中磨损更为突出，拉拔加工的高温、高压会造成模具内孔工作面的磨损失效，导致被加工线材出现尺寸不精确、表面质量下降等缺陷。陶瓷材料具备原材料资源丰富、高硬度、化学稳定性好、耐高温等突出优点，但其对缺陷敏感、干摩擦条件下摩擦系数较高等缺点也成为了影响其拉拔应用的不利因素。寻找一种克服陶瓷材料干摩擦条件下摩擦系数较高这一弊端的方法，进行陶瓷拉丝模具的自润滑材料设计及结构设计，对促进陶瓷材料在拉拔加工行业的应用及金属线材拉拔加工质量的提高均具有重要意义。

中国专利“专利号：ZL201520142532.9”报道了一种复合型自润滑陶瓷拉丝模具，该发明通过多模块组装及模芯材料自润滑组合实现钢丝拉拔生产的润滑功效，可改善钢丝拉拔过程中模具的磨损状态。中国专利“专利号：ZL201420052322.6”报道了一种自润滑拉丝模具，该技术通过在拉丝模具的模芯上设置润滑油进油孔以及油箱供油的方式实现拉拔生产的润滑功效，该技术同时设置了污油处理机构，润滑油可循环使用。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于克服现有技术的不足，解决陶瓷拉丝模具干式拉拔生产过程中的高摩擦系数的现实问题，提供一种叠层自润滑陶瓷拉丝模具及其制备方法。

技术方案：本发明的一种叠层自润滑陶瓷拉丝模具的基体材料为高硬度的结构陶瓷，模具沿拉拔工作方向由基本层和润滑层交替叠加构成，基本层保证模具的整体结构强度，润滑层提供拉拔生产的润滑功能。

本发明的一种叠层自润滑陶瓷拉丝模具的制备方法如下：常规氮化硅基陶瓷材料作为基本层材料，氮化硅基陶瓷材料与润滑相的组合配料作为润滑层材料，在石墨模具中将基本层材料粉体、润滑层材料粉体依次装料、预压，形成基本层与润滑层交替组合的叠层预压料结构，在通充分氮气条件下热压烧结形成拉丝模具坯体；采用超声振动辅助金刚石超精密微铣削的方法在拉丝模具坯体中间加工拉拔小孔，形成规定结构尺寸要求的叠层自润滑陶瓷拉丝模具。

有益效果：本发明通过陶瓷拉丝模具的基本层与润滑层的交替组合设计，实现金属线材干式拉拔加工的自润滑效果。相对于现有普通陶瓷拉丝模具，本发明的润滑层能够发挥润滑功效，可克服陶瓷材料干摩擦条件下的高摩擦系数的弊端。相对于现有基体添加润滑剂的陶瓷拉丝模具，本发明的基本层和润滑层交替组合配置，基本层能够保证模具的整体结构强度要求，克服基体添加润滑剂的陶瓷材料的强度减弱的弊端。本发明的一种叠层自润滑陶瓷拉丝模具的制备工艺简便，该模具可广泛应用于金属线材的干式拉拔的自润滑生产，无需其他辅助润滑工艺，拉拔加工过程高效，节能环保。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1：