金刚石涂层模具铜管固定芯头拉拔过程数值模拟

借助有限元法对金刚石涂层模具铜管短芯头的拉拔过程进行数值模拟,得到了拉拔过程中铜管及模具的轴向和径向应力分布情况,并分析了固定短芯头拉拔铜管的缩径缺陷、金刚石涂层及摩擦系数对拉拔后铜管尺寸精度的影响.结果表明:经模拟得到一定拉拔条件下的最佳模具配合参数;与硬质合金模具相比,模具配合参数优化后不仅可以大幅提高金刚石涂层模具的使用寿命,而且可保证铜管的尺寸精度及表面粗糙度.

高压及超高压电缆金属护套金刚石涂层模具制备与应用

基于直流电弧等离子体喷射化学气相沉积金刚石方法,采用两种不同的等离子炬及相应配套设备和工艺,分别在ϕ78.0 mm和ϕ145.0 mm孔径的硬质合金拉拔模具内表面制备CVD金刚石涂层,并对金刚石涂层表面进行抛光。利用3D轮廓仪、光学显微镜、Raman光谱仪以及压力试验机对涂层表面粗糙度、厚度、成分、附着强度等进行测试分析。结果表明:两种方法制备的金刚石涂层表面粗糙度分别为42.426 nm和33.084 nm;金刚石涂层厚度均匀性和纯度均较好;在1000 N载荷下压痕边缘区域无严重的裂纹及薄膜脱落现象。将制备的拉拔模具应用于高压及超高压电缆平滑铝护套拉拔生产线中,可以采用一次缩径工艺,且低速下干拉或者3~5 m/s速率下使用水润滑拉拔,使用寿命是硬质合金模具的10倍以上。

大孔径不锈钢薄壁焊管金刚石涂层拉拔模具制备及应用

研究了利用直流电弧等离子体喷射法,在硬质合金拉拔模具表面沉积CVD金刚石涂层。采用孔径测量仪、接触式粗糙度仪和Raman光谱仪对金刚石涂层厚度、表面粗糙度和质量进行了测试分析。结果表明:金刚石涂层厚度d为24.5μm,沉积速率v为2.45μm/h,抛光后定径区表面平均粗糙度Ra为46 nm,拉拔模具入口区、压缩区和定径区在1 332 cm~(-1)附近都有明显的金刚石涂层特征峰。将制备的金刚石涂层拉拔模具应用于不锈钢焊管生产线中,经与硬质合金拉拔模具对比,使用寿命提高200倍,并在环保、降低劳动强度和管材一致性上都有了明显的优势。

超光滑金刚石涂层拉拔模具在水润滑条件下的应用(英文)

提出微/纳米多层超光滑金刚石复合薄膜的沉积工艺,采用经过改进的热丝CVD沉积装置,能够在孔径d1.0mm～60mm的硬质合金拉拔模具内孔表面沉积具有优异耐磨减摩特性的超光滑金刚石复合涂层。采用表面轮廓仪对超光滑金刚石复合涂层拉拔模具的内孔表面进行检测,结果显示拉拔模具入口区、工作区以及定径带位置的表面粗糙度分别为25.7,23.3和25.5nm。对超光滑金刚石复合涂层的摩擦磨损特性进行考察,结果表明,无论在干摩擦还是水润滑条件下,涂层与轴承钢、铜以及氮化硅陶瓷对摩时的摩擦因数均比常规微米金刚石涂层的低,并且还具有与微米金刚石涂层相当的表面耐磨性。采用制备的超光滑金刚石复合涂层拉拔模具在低碳钢管的拉拔加工过程中实现了基于水润滑的拉拔加工过程,与传统的硬质合金拉拔模具相比,单只超光滑金刚石复合涂层拉拔模具的拉拔产量可提高20倍左右。

基于有限元模拟金刚石涂层拉拔模具的优化分析

金刚石涂层拉拔模具以其优异的性能(高硬度、高耐磨性、低摩擦系数等)逐渐成为线材及管材高速拉拔行业中新一代的拉拔模具。为深入研究金刚石涂层拉拔模具对铜材拉拔过程的影响,借助非线性有限元分析对其进行模拟仿真,分析了拉拔过程中铜材及金刚石涂层模具的轴向及径向应力分布规律。通过正交实验法研究了铜材不同压缩率时金刚石涂层拉拔模具参数(工作锥半角α,过渡圆弧半径R,定径带长度L)对铜材拉拔过程的影响,得到了最佳的拉拔模具孔型参数(压缩率为13.7%时,α=6°,R=4 mm,L=4.5 mm;压缩率为25.8%时,α=7°,R=3 mm,L=4.5 mm),并采用极差分析与方差分析方法对模拟结果进行分析,得到了不同压缩率时各影响因素对铜材表面轴向残余应力和涂层模具最大等效应力的影响规律。应用实验表明,孔型参数优化后的金刚石涂层拉拔模具的工作寿命是硬质合金模具的10倍。这对于金刚石涂层拉拔模具的推广应用有非常重要的意义。

高质量CVD金刚石薄膜涂层拉拔模的制备与应用研究

介绍化学气相法(Chemical Vapor Deposition,CVD)制备CVD金刚石薄膜涂层拉丝模方法,并在线材的拉拔生产过程中对其性能进行了应用研究。首先,采用热丝化学气相沉积法(HotFilament Chemical Vapor Deposition,HFCVD)在硬质合金拉丝模的内表面(内孔直径为φ3.8 mm)沉积了高质量的CVD金刚石薄膜,并采用扫描电镜、拉曼光谱对沉积在模具内孔表面的CVD金刚石薄膜的表面形貌、薄膜质量进行了检测和评估。在实际拉拔生产线上对制备的CVD金刚石薄膜涂层拉拔模具进行了应用试验,结果表明,金刚石薄膜涂层拉丝模的工作寿命比传统硬质合金模具提高了8～10倍,并且拉制的线材具有更好的表面质量。