拉拔模具常用材料（拉拔模具设计）

2023-09-17

今天给各位分享拉拔模具常用材料的知识，其中也会对拉拔模具设计进行解释，现在开始吧！

拉丝模的材质

经历了几十年的发展，已出现了很多新型拉丝模材质。按照材料种类，可将拉丝模分为合金钢模、硬质合金模、天然金刚石模、聚晶金刚石模、CVD金刚石模和陶瓷模等多种。新型材料的开发极大的丰富了拉丝模的应用范围并提高了拉丝模的使用寿命。 （2）硬质合金模由硬质合金制成。硬质合金属于钨钴类合金，其主要成分是碳化钨和钴。碳化钨是合金的“骨架”，主要起坚硬耐磨作用；钴是粘结金属，是合金韧性的来源。因此，硬质合金模与合金钢模相比具有以下特性：耐磨性高、抛光性好、粘附性小、摩擦系数小、能量消耗低、抗蚀性能高，这些特性使得硬质合金拉丝模具有广泛的加工适应性，成为当今应用最多的拉丝模模具。

硬质合金拉丝模的主要牌号YG8、YG6、YG3，其次是YG15、YG6X、YG3X，研制一些新牌号，如用于高速 拉丝的新牌号YL，还有从国外引进的拉丝模牌号CS05(YLO．5)，CG20(YL20)，CG40(YL30)；ZK10、ZK20/ZK30。 （6）高性能的陶瓷材料具有硬度高、耐磨性好、化学稳定性强、高温力学性能优良和不易与金属发生粘结等特点，可广泛应用于难加工材料的加工。

近三十年来，由于在陶瓷材料制造工艺中实现了对原料纯度和晶粒尺寸的有效控制，开发了各种碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、晶须或少量金属的添加技术。以及采用多种增韧补强机制等，使陶瓷材料的强度、韧性、抗冲击性能都有了较大提高。

从国外研究结果看，陶瓷材料已广泛应用于模具领域，在日本、美国、法国等国家已有多项专利。虽然陶瓷拉丝模在中国还没有得到广泛的应用，但是随着制造技术的不断提高，陶瓷将会是适合拉丝工业的良好的拉丝模材料。

陶瓷拉丝模在拉丝过程中不容易与金属线材发生粘附，有利于提高金属丝材表面性能，尤其是在高温下拉制有色的硬质材料（如W、Mo丝等）。用陶瓷拉丝模拉拔有色金属材质可以避免硬质合金拉丝模的缺陷，并且可以延长拉丝模寿命、提高材质的表面质量。

不同材质的模芯对拉丝模寿命的影响　

拉丝模常用的模芯材料主要有硬质合金、天然金刚石、人造金刚石等。在选择拉丝模时应根据不同的加工工序，被加工的线丝的材质性能，以及线丝的质量要求来选择模芯材料。合理选择 模芯材料，是延长其使用寿命的主要途径。

以下分别介绍不同材质的模芯对拉丝模寿命影响

1.硬质合金

拉丝模用的硬质合金为钴含量较低的碳化物 — 钴类合金，它具有较好的耐磨性、抗冲击性、抛 光性和抗腐蚀性能，易于修复，价格低廉，是常用拉丝模芯制作材料，广泛应用于粗、中丝的拉伸。研究表明，通过改善硬质合金成分和组织结构，控制碳含量的波动值，细化碳化物的颗粒，可以提高材质的性能，延长其使用寿命。国内外采用热等静压（HIP) 处理、超细晶工艺及加入稀土元素来降低孔隙度，细化晶粒，提高合金的硬度，减小摩擦系数；并利用化学气相沉积（CVD) 法和物理气相沉积（ PVD) 法在硬质合金表面形成金刚石薄膜或氮化钛涂层，提高合金的表面强度。

2.天然金刚石

天然金刚石俗称钻石，是自然界最硬的物质，具有很高的耐磨性和热传导率，用于钨钼丝拉伸时能改善丝材的表面质量，提高丝材性能及尺寸精度，主要用于拉伸细丝及成品丝。但它性质非常脆，抗冲击性能差，而且硬度具有各向异向性，做拉丝模时易磨损不匀。加之金刚石稀少，价格昂贵,加工困难，因此在拉伸中、粗丝方面受到限制。

3.人造金刚石

人造金刚石又称聚晶金刚石，它是由许多单晶微粒无定向聚合而成的多晶体，具有较高的强度和硬度，耐冲击性较强，性质均匀、综合性能良好。在拉伸中、细丝时，使用寿命比金刚石模和硬质合金模高，且丝材尺寸稳定，表面质量好。但人造聚晶金刚石的晶粒较粗大，抛光困难，拉伸细丝的表面光洁度不如天然金刚石。通过细化晶粒，可提高抛光性能，在中、细丝的拉丝模上取代天然金刚石，大大降低成本，提高产品质量。

W18Cr4V是什么意思

W18Cr4V高速工具钢

材料名称：高速工具钢棒

牌号：W18Cr4V

标准：GB／T 9943－1988

● W18Cr4V特性及适用范围：

是使用最广泛的钨系通用型高速钢，硬度、红硬性及高温硬度较高，易于磨削加工。适用作工作温度在 600℃以下仍能保持切削性能的刀具，如车、刨、铣、铰、拉刀、钻头、各种齿轮刀具及丝锥、板牙等，适于加工软的或中等硬度 （300～320HB以下） 的材料。及制作高温耐磨机械零

●W18Cr4V化学成分：

碳 C ：0．70～0．80（答应偏差：0．01）

硅 Si：0．20～0．40（答应偏差：0．05）

锰 Mn：0．10～0．40（答应偏差： 0．04）

硫 S ：≤0．030

磷 P ：≤0．030

铬 Cr：3．80～4．40（答应偏差：0．05）

镍 Ni：答应残余含量≤0．30

铜 Cu：答应残余含量≤0．25

钒 V ：1．00～1．40（答应偏差：0．05）

钼 Mo：≤0．30（答应偏差：尺寸≤6，0．05;尺寸＞6，0．10）

钨 W ：17．50～19．00（答应偏差：尺寸≤10，0．10;＞10，0．20）

●力学性能：

硬度 ：交货硬度：（其他加工方法）≤269HB; （退火）≤255HB。试样热处理制度及淬回火硬度：≥63HRC

●热处理规范及金相组织：

热处理规范：淬火，820～870℃预热，1270～1285℃（盐浴炉）或1270～1285℃（箱式炉）加热，油冷，550～570℃回火2次，每次1h。

●交货状态：热轧、锻制、冷拉钢棒以退火状态交货，热轧、锻制钢棒以退火＋其他加工方法（剥皮、轻拉、磨光或抛光等）加工后交货。

拉丝模的优劣对比

各种拉丝模的材质各有特点。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。各种拉丝模材质的优缺点对比见表2。

表2 几种拉丝模材料的优缺点对比

拉拔模材质－优点－缺点－应用范围

合金钢模－制作简便－耐磨性差、寿命短－基本淘汰

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

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

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

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

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。

通过对拉丝模的材质的研究，拉丝模正在向着高强度、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。

拉拔模具常用材料的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容。

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