[發明專利]一種基于3D打印技術的微織構自潤滑拉絲模

有效

• 申請號: 201811114554.9
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN108975886B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 劉長霞;孫軍龍;張蕊;王慶東;楊尚志
• 申請（專利權）人: 魯東大學
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622;B28B1/00;B33Y10/00;B33Y70/10;B21C3/18
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提供一種基于3D打印技術的Al₂O₃?Ti(C,N)?B₄C?Y₂O₃微織構自潤滑拉絲模；微織構自潤滑拉絲模內表面制備能夠存儲固體自潤滑劑的微凹腔；依靠Y₂O₃燒結助劑和Ti(C,N)之間的原位反應，降低復合粉末制備難度，提升其致密度；B₄C然后向微織構中添加固體潤滑劑；利用拉絲模工作區發生劇烈滑動摩擦導致的高溫，使得固體潤滑劑形成覆蓋整個工作區域自潤滑膜；通過微織構與固體潤滑劑結合的方式，降低拉絲模工作區的摩擦系數和磨損，從根本上提高拉絲模的抗磨損性能。

技術領域

本發明屬于先進制造技術領域，涉及一種基于3D打印技術的微織構自潤滑拉絲模，尤其涉及拉絲模的制造方法。

背景技術

在金屬制品生產中，線材具有舉足輕重的地位；近年來，線材的年產量超過1億噸，且仍以超過15％年均增長速度增加。拉絲模是金屬拉絲成形工藝中的關鍵部件，呈現典型的易耗損特性。拉絲模在工作時，其工作區和定徑區連續與被加工線材接觸，發生劇烈滑動摩擦，導致接觸區處于高溫、高壓嚴苛狀態，造成極為嚴重的磨損。其磨損一方面導致拉絲模損壞，使加工無法進行；另一方面因為拉絲模的尺寸精度損壞嚴重影響到被拉拔線材的尺寸精度和表面質量。為提高拉絲膜的抗磨損性能，復合結構是金屬拉絲模中一種經典結構，即分為模芯與模套；模芯往往通過硬質合金或陶瓷利用粉末冶金的途徑制造；尤其是陶瓷材料因其本身高硬度和不易與金屬發生化學反應的特性，是一種相當引起人的拉絲模的材料。

目前已經應用于拉絲模的制造上的陶瓷包括金屬陶瓷、ZTA陶瓷、Al₂O₃/TiC陶瓷、TZP陶瓷等。陶瓷拉絲模在拉絲過程中不易與金屬發生化學反應的特性，有利于提高金屬絲材表面質量，尤其是在高溫下拉制有色金屬材料。陶瓷材料的韌性差、切削加工困難、在干摩擦條件下的摩擦因數高等因素限制了其廣泛應用。因此急需一種既有足夠硬度又有較低摩擦系數和磨損率的新型拉絲模。

“專利號200810040138”報道碳化硅陶瓷和金剛石復合拉拔模具制備方法，以碳化硅陶瓷為襯底，進行多次常規金剛石涂層沉積→等離子體拋光→納米金剛石涂層沉積→機械拋光，使陶瓷模具原先內孔表面缺陷砂眼消失?！皩＠?01310512356”報道一種鑲拼式陶瓷拉絲模及其制備方法，模芯包括通過超塑性擠壓成形方法獲得依次平滑連接的且同軸的入口區、工作區和定徑區，所述模芯的材質為氧化鋁基三元共晶熔凝陶瓷?！皩＠?01410660076”報道一種拉絲模具及其制備方法，其通過梯度WC涂層，提高拉絲模的抗磨損性能?！皩＠?01410232270”報道一種高耐磨性聚晶金剛石拉絲模的復燒復壓制作工藝，其模芯為聚晶金剛石模套為鋼，延長模具的使用壽命。其本質在于通過硬涂層提高抗磨損性能。然而，拉絲模在工作時，其工作區發生劇烈滑動摩擦，若依靠硬涂層，固然能夠提升拉絲模的抗磨損性能，然而導致在干摩擦條件下的摩擦因數相應升高，仍然會導致極為嚴重的磨損?！皩＠?01210396853”報道Al₂O₃-TiC-CaF₂自潤滑疊層陶瓷拉拔模具材料，通過將固體潤滑劑CaF₂加入陶瓷粉末中然后通過粉末冶金的方式制備拉絲模，其本質在于降低工作區的摩擦系數的方式提高拉絲模的壽命。然而，固體潤滑劑的加入，會導致基體的綜合機械性能降低。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種基于3D打印技術的微織構自潤滑拉絲模。通過3D打印技術制備出燒結前拉絲模坯體，解決直接依靠粉末填充的方式難以制備出內表面微織構結構的難題；然后向微織構中添加固體潤滑劑。利用拉絲模工作區發生劇烈滑動摩擦導致的高溫，使得固體潤滑劑形成覆蓋整個工作區域自潤滑膜。通過微織構與固體潤滑劑結合的方式，因為并非直接向拉絲?；w中添加固體潤滑劑，并不會導致基體的綜合機械性能降低。

本發明通過以下方式實現：