在传统精密不锈钢管拉拔过程中,硬质合金模具因价格低廉而得到广泛的应用。但由于硬质合金具有磨料磨损的特点,拉拔模具耐磨性不高,使用寿命较短,制约了劳动生产率的提高和生产成本的降低;另一方面,由于硬质合金模具在使用过程中不断磨损,模孔直径铸件变大,产品尺寸精度无法保证。在精密不锈钢管生产中,应不断提高模具寿命、改善产品质量。
化学气相沉积金刚石涂层具有高硬度、高弹性模量、高热导率及良好自润滑性等优异性能,避免了天然金刚石拉拔模孔易单向磨损的缺点,同时具有聚晶金刚石耐磨性好、价格低廉等优点,在拉拔模具领域具有广阔的应用前景。随着金刚石沉积技术的快速发展,尤其是热丝化学气相沉积技术的日趋成熟,在硬质合金衬底上沉积金刚石涂层成为提高模具寿命,改善产品质量的理想方法。
在精密不锈钢管空拉过程中,缩径是主要的质量缺陷。所谓缩径是指空拉后的管子外径比所通过的模孔直径小的现象。精密不锈钢管严重的缩径会造成管材尺寸不合格,导致报废。传统硬质合金模具可以通过修模的手段减小缩径,然而效率比较低。金刚石涂层模具则无法进行修模,所以需要对拉拔模具孔型进行设计从而减小缩径现象。空拉管材的成型过程,影响变形的因素有很多,不仅与模具内孔几何尺寸、拉拔条件有关,还要考虑到材料非线性、几何非线性和接触非线性,理论研究管材空拉过程十分困难。
随着计算机技术的发展,在精密不锈钢管管材拉拔中广泛应用了数值模拟技术。国内外学者针对线材、管材的研究逐渐较为试验分析和仿真分析相结合。然而这些研究大多集中在分析管材拉拔过程中的应力分析和拉拔力的分析上,对于缩径的研究却不多见。为了充分利用金刚石涂层模具的优异性能,在制备金刚石涂层模具之前,需要对拉拔模具内孔的几何尺寸进行优化设计。