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用于拉拔镀铜焊丝的聚晶金刚石拉丝模

镀铜焊丝拉拔是一个连镀连拔过程，国内大多数厂家拉拔镀铜焊丝都采用硬质合金模，近几年许多厂家也开始使用聚晶金刚石模拉拔镀铜焊丝。与硬质合金相比，聚晶金刚石的抗拉强度仅为常用硬质合金的70%，但硬度是硬质合金的2.5倍 (如表一所示)。这样，使得聚晶金刚石模比硬质合金模有更多的优点。用聚晶金刚石制成的拉丝模耐磨性能好，内孔磨损均匀，抗冲击能力强，拉丝效率高。纺丝机因此目前聚晶金刚石模在镀铜焊丝拉拔行业中开始逐渐被重视。

表一 聚晶金刚石模与硬质合金模性能对比

与硬质合金模相比，使用聚晶金刚石模拉拔镀铜焊丝具有以下明显的优点：

1. 拉拔效率高。拉丝模在使用过程中必要的保养对拉丝模的使用寿命和线材的表面质量都非常重要，通常建议客户对聚晶金刚石拉丝模每24小时进行一次保养。在24小时内聚晶金刚石拉丝模的孔径变化小，拉拔出的焊丝线径变化率也很小。对于整个生产过程来说，每一只拉丝模的线径压缩率都比较稳定，投入和产出的比值大。

2. 耐磨性好，寿命长。拉拔镀铜焊丝，聚晶金刚石拉丝模寿命约为硬质合金模的30~50倍，这样在拉拔过程中就不需要经常停机更换模具。聚晶拉丝模孔径在单位时间内变化很小，拉拔出的镀铜焊丝尺寸变化小，这对卷筒绕丝非常有利。一般拉拔出的镀铜焊丝缠绕圈数是固定的，若焊丝成品尺寸很快变大，缠绕圈数相对迅速减少，这就需要不断改变卷筒尺寸，不利于生产效率的提高。

3. 节约原材料。众所周知，停止拉拔过程中电镀过程并没有停止，这就导致正在电镀的焊丝表面镀铜层厚度超标，重新开始拉拔时需将厚度超标的焊丝剪掉，造成极大的浪费，停机次数越多浪费越大。采用聚晶金刚石模则可以大大减少这种浪费。

4. 减少劳动强度。由于聚晶金刚石拉丝模寿命长，扩号慢，不需要经常更换模具，也不像用硬质合金拉丝模必须要时刻注意焊丝尺寸的变化，大大减少了工人的劳动强度，一个工人在生产过程中能兼顾4~5台拉丝机。

拉丝模成本占拉丝费用的50%以上，因此如何降低成本，提高其使用寿命是金属线材厂家尤为关注的问题。在拉制各种材料时，聚晶金刚石模比硬质合金模寿命要高得多现已打造了1支技术气力过硬的1流场效应管团队，如表二所示。

表二 聚晶金刚石模与硬质合金模寿命比较

拉拔镀铜焊丝，硬质合金模与聚晶金刚石模磨损曲线如图一所示：

图一 磨损曲线图

聚晶金刚石拉丝模耐磨性比硬质合金拉丝模好得多，扩号慢，可以很好的保证焊丝的尺寸精度。且使用寿命长，性价比高。

用于拉拔镀铜焊丝的聚晶金刚石拉丝模对镶套质量要求很高，粉末烧结体结晶颗粒大小必须合适，烧结体不仅要求一定的硬度，还要求一定的孔隙率(一般不大于0.1%)。拉丝模的孔型制作准确。与拉软丝模具孔型不同安全装置：过载保护，拉拔镀铜焊丝的聚晶金刚石模具一般采用“直线型”，按工作性质可分为“入口区、压缩区、定径区和出口区”，四个典型区间，如图二所示：

图二 典型拉线模孔型图

各区主要功能及特徵如下：

1. 入口区不仅用于导入线材，而且使润滑剂进入压缩区前就受到一定压力，建立润滑膜，从而起到更好的润滑效果。

2. 压缩区锥角约为10°，长度比传统的拉丝模长，约为坯料厚度需要采取夹具卡住试样的端部或肩部的1/3~1/2，钢丝进入模孔内的位置为压缩锥的1/3~1/2，在拉拔中借助压缩锥上部能有效的利用“楔角效应”建立适宜镀铜焊丝高速拉拔的致密的润滑膜。

3. 定径带平直且长度合理。定径带长度系数L/D（L为定径带长度，D为拉丝模孔径）根据拉拔工艺的不同而有所不同，大致在0.6 D~1.0 D之间。合理长度的定径带既能保证线材的尺寸精度，又能保证拉丝模的使用寿命，减小磨损。

4. 出口区锥角约为40°，一定长度的出口锥可以有效保护焊丝表面。

从拉丝模孔型来看，各区纵剖轮廓使终究的回收料有较高的纯度和性能线均为规范的平直线，尤其在压缩区与定径区的交接处无过渡角和“倒梭现象”。其中对压缩区角度的准确性和一致性要求严格，也是最难达到的。就目前国内情况而言，北京迪蒙特佳公司(原北京市电加工研究所)最新研制的半自动超声波制模设备可实现模具的精确制作（如图三所示），并可保证孔型的一致性。国外如Ballofeet 、Esteves等厂家也推出功能相同的设备，但价格昂贵，对大多数制模厂家来说难以接受。

图三 半自动超声波整形机

半自动超声波整形机主要用于制造和修整天然金刚石和聚晶金刚石（PCD）拉丝模。在我国，传统的拉丝模具生产过程中，超声波抛光机的研磨抛光和磨针、焊针是分开的。为了保证被加工拉丝模具的形状和光洁度，在加工中需不断的将焊好的工具针及针杆从设备上拆下，手工用砂轮机修磨已磨损的针，每次磨完针都要对针进行检测校准，对操作人员的要求很高。超声波加工拉丝模是仿形加工，由于存在焊针可能不直、每塑料制品次磨针角度可能不一致、针可能磨不平等种种情况，针的角度和形状保证不了，致使拉丝模具的质量很难保证，影响了线材行业的发展；拆针、磨针、校对、再磨针、装针占去了加工的主要时间，效率低，影响了制模行业的发展。针与针杆用手工焊接，复杂费时，不易掌握，同轴度不能保证，影响加工质量及效率。

我公司曾做过一次试验，让一名有经验的操作人员用同一台超声波抛光机（不带磨针部分）连续加工五个金刚石拉丝模，然后在拉丝机上进行试验，发现这五个拉丝模的拉丝效果相差很大。一般厂家对拉丝模的要求是一批产品可以连续拉丝平均应达到10吨左右，但是这一批拉丝模最多的可以拉出22吨金属丝，而最少的仅有7吨。从试验结果可以看出拉丝模质量参差不齐，相差过大。

根据试验结果，我们作了详细的分析，通过对这五个拉丝模进行测试发现：这五个模具虽然是同一人加工的，但是其压缩区角度相差悬殊，最小为10.5°，最大为17°，而其标准角度应为10°~12°，完全无法达到要求。我们经过分析，找出以下几点原因：1、手工磨针不能保证每次磨出的针的形状和角度都相同。2、即使严格控制针的形状和角度，但是采用焊针的连接方式，容易使针变形，而且每次装卸针杆，都无法保证超声工具的位置的一致性。因此采用磨针将是解决问题的必然途径。另外改焊针方式为镶嵌式装针可以解决装针的麻烦。半自动超声波整形机成功的解决了上述问题。

采用半自动超声波整形机，加上工艺上的保证，拉丝模制作质量和使用寿命均大大提高。从整体来看，聚晶金刚石拉丝模在镀铜焊丝拉拔上的平均使用寿命约为1200小时，最长使用时间达2600小时，且还可以继续使用。

拉丝模的使用寿命取决于稳定速率的磨损阶段，直线型磨损可以延长稳定速率磨损阶段。严格控制孔型的尺寸和角度，可以大大提高拉丝模的寿命。(end)