CN101172333A - 一种金属结合剂金刚石砂轮的成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明叙述了一种金属结合剂金刚石外圆砂轮的热压成型方法。包括钢基体和嵌箍于钢基体外圆由金属结合剂金刚石层混合料组成的刀头，该砂轮是以钢基体为本体，外圆附着2－11毫米宽度而厚度50毫米以内的金属结合剂金刚石层的金刚石外圆砂轮—平行砂轮。本方法能有效地解决金属结合剂金刚石层与钢基体的粘接强度，从而解决此类产品在强力磨削及大尺寸进刀的磨削加工中金属结合剂金刚石层与钢基体发生脱环的现象，从而解决了刀头与钢基体因粘接强度而带来的质量问题，提高了产品使用的安全系数和有效使用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料加工用刀具的制作，尤其是一种金属结合剂金刚石砂轮的成型方法。
背景技术
现有金属结合剂金刚石砂轮在制作上通常采用冷压成型和热压成型二种方法，一是预先将金刚石层混合料通过压制形成一定尺寸的胚体后，置于620-680℃的条件下并在保护介质下进行烧结，经过一定的时间，再使其冷却至室温后取出的成型方法-我们称之为冷压烧结成型金刚石平行砂轮。第二种方法是将金刚石层混合料按规定投入到模具的腔体中，施加一定的压力后将含有金刚石混合料的模具置于620-660℃的温度下，在无保护介质的条件下烧结一定的时间，将模具取出并置于一定的压力条件下使金刚石平行砂轮达到设计的尺寸要求，或在保护介质的条件下施与一定的压力使金刚石平行砂轮达到设计的尺寸要求，待含有金刚石平行砂轮的模具自然冷却至室温时，再将金刚石平行砂轮取出的成型方法-称之为热压成型方法。以上二种方法都存在一个同样的缺陷，即金刚石层与基体的连接强度差，在强力磨削及大尺寸进刀的磨削加工过程中容易造成产品脱环的质量事故，特别是对于超薄型的金刚石平行砂轮-如金刚石薄片或称刀片的成型影响非常大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能有效地提高金刚石层混合料与钢基体的粘接强度，从而解决此类产品在强力磨削及大尺寸进刀的磨削加工中刀头与钢基体发生脱环的现象，提高了产品使用的安全系数和有效使用率的金属结合剂金刚石砂轮的成型方法。
本发明的技术方案是：一种金属结合剂金刚石砂轮的成型方法，包括钢基体和嵌箍于钢基体外圆由金属结合剂金刚石层混合料组成的刀头，所述砂轮钢基体与刀头间成型包括如下步骤：
(1)将钢基体置于模具的模腔内，按顺序组装并置于专用操作台上；
(2)将金刚石层混合料均匀的投入到模具预留的模腔中，搅匀、刮平；
(3)在模具预留模腔外缘装置压环并置于压机中施压，预压至金刚石层混合料所需尺寸；
(4)从压机中取出模具，然后：置于具均匀热源的热处理设备中升温至600-700℃后，保温30-60分钟；
(5)从热处理制备中取出模具，将处于500-700℃的模具置于压机施压达到所需尺寸后，立即在500-700℃的温度下卸模取出嵌箍有刀头的砂轮；
(6)待砂轮自然冷却至室温后转下道工序。
本发明再一技术方案是：一种金属结合剂金刚石砂轮的成型方法，包括钢基体和嵌箍于钢基体外圆由金属结合剂金刚石层混合料组成的刀头，所述砂轮钢基体与刀头间成型包括如下步骤：
(1)将钢基体置于模具的模腔内，按顺序组装并置于专用操作台上；
(2)将金刚石层混合料均匀的投入到模具预留的模腔中，搅匀、刮平；
(3)在模具预留模腔外缘装置压环并置于压机中施压，预压至金刚石层混合料所需尺寸；
(4)从压机中取出模具，然后：置于具均匀热源的热处理设备中升温至600-700℃后，保温30-60分钟；
(5)在热处理设备中施压至金刚石层混合料达规定的尺寸后，从热源中取出立即在500-700℃的温度下卸模取出嵌箍有刀头的砂轮；
(6)待砂轮自然冷却至室温后转下道工序。
通过上述热压成型的工艺过程，特别是分别采用了模具在500-700℃状态下直接在热处理设备中施压或热处理设备外施压达到金刚石混合料规定的尺寸后，立即在500-700℃的温度下卸模取出砂轮这一工步，克服了刀头在膜具腔内收缩过程中模腔径向、轴向尺寸限制带来的阻碍，使刀头能在自由状态下充分发挥其因材质所具有的收缩速度快的性能，在砂轮钢基体并未完成冷缩这一过程时便可实现与钢基体外缘的嵌箍，并与其完成后段收缩，这样相互结合的钢基体与刀头如同紧箍咒一样牢固，从而解决了刀头与钢基体因粘接强度而带来的质量问题。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明中刀头、钢基体与模具间相互结合的结构原理示意图。
具体实施方式
一种金属结合剂金刚石砂轮的成型方法，包括钢基体和嵌箍于钢基体外圆由金属结合剂金刚石层混合料组成的刀头，所述砂轮钢基体与刀头间成型包括如下步骤：
(1)将钢基体置于模具的模腔内，按顺序组装并置于专用操作台上；
(2)将金刚石层混合料均匀的投入到模具预留的模腔中，搅匀、刮平；
(3)在模具预留模腔外缘装置压环并置于压机中施压，预压至金刚石层混合料所需尺寸；
(4)从压机中取出模具，然后：置于具均匀热源的热处理设备中升温至600-700℃后，保温30-60分钟；
(5)从热处理制备中取出模具，将处于500-700℃的模具置于压机施压达到所需尺寸后，立即在500-700℃的温度下卸模取出嵌箍有刀头的砂轮；
(6)待砂轮自然冷却至室温后转下道工序。
金属结合剂金刚石砂轮的再一成型方法，包括钢基体和嵌箍于钢基体外圆由金属结合剂金刚石层混合料组成的刀头，所述砂轮钢基体与刀头间成型包括如下步骤：
(1)将钢基体置于模具的模腔内，按顺序组装并置于专用操作台上；
(2)将金刚石层混合料均匀的投入到模具预留的模腔中，搅匀、刮平；
(3)在模具预留模腔外缘装置压环并置于压机中施压，预压至金刚石层混合料所需尺寸；
(4)从压机中取出模具，然后：置于具均匀热源的热处理设备中升温至600-700℃后，保温30-60分钟；
(5)在热处理设备中施压至金刚石层混合料达规定的尺寸后，从热源中取出立即在500-700℃的温度下卸模取出嵌箍有刀头的砂轮；
(6)待砂轮自然冷却至室温后转下道工序。
上述金刚石层混合料为以铜、锡为主的青铜结合剂。上述压机为油压或液压机。上述热处理制备为具有保护介质或无保护介质的加热炉。上述从压机中取出模具置于具均匀热源的热处理制备中升温至620-680℃。
下面结合图1对本发明上述成型方法作进一步的说明，为便于理解，本发明现对上述成型方法中提及的工装及产品作如下注释：
(a)模具1-用于制作砂轮工装，主要由模框，芯型、压环及芯轴组成。
(b)钢基体2-产品中间体，中部设有一轴孔。
(c)刀头3-主要为铜、锡和金刚石砂子组成的混合体，它与钢基体的外圆连接。
在金刚石砂轮热压成型过程中，由于金刚石砂轮是在热状态下压制，对钢基体与刀头的粘接强度已经有了很大程度的提高，但是由于金刚石砂轮在模具中和模具一起自然降温，刀头、钢基体和模具的热膨胀系数差异较大，而当降温时，往往会因钢基体收缩较慢而影响到刀头部分的径向收缩。在整个过程中钢基体沿径向收缩所受的阻力不大，收缩过程相对顺利，而刀头部分在沿径向收缩过程中受到模具收缩较慢的影响，使刀头无法较为快捷地沿径向钢基体表面收缩，从而阻碍了刀头部分收缩，造成刀头部分与钢基体因收缩不一致发生脱环，严重影响其粘接强度，在产品的使用过程中会发生刀头整体脱落事故。实践证明，在金刚石砂轮的热压成型过程中，上述刀头与钢基体的粘接强度很大程度取决于刀具在烧结后的降温过程中刀头、钢基体、模具三者的径向收缩速度及收缩率，而收缩速度与温度有着极大的关系，即温度在单位时间的温差越大，其收缩速度则越快，根据上述原理而采用上述热压制工艺过程，可使刀头能在自由状态下充分的收缩，充分利用金刚石层的收缩速度快从而使刀头部分紧紧将钢基体包裹住，如同紧箍咒一样，使刀头与钢基体的物理粘接强度大幅提高，从而解决了目前金刚石层与钢基体粘接强度不牢的品质问题。
Claims (5)
1.一种金属结合剂金刚石砂轮的成型方法，包括钢基体和嵌箍于钢基体外圆由金属结合剂金刚石层混合料组成的刀头，所述砂轮钢基体与刀头间成型包括如下步骤：
(1)将钢基体置于模具的模腔内，按顺序组装并置于专用操作台上；
(2)将金刚石层混合料均匀的投入到模具预留的模腔中，搅匀、刮平；
(3)在模具预留模腔外缘装置压环并置于压机中施压，预压至金刚石层混合料所需尺寸；
(4)从压机中取出模具，然后：置于具均匀热源的热处理设备中升温至600-700℃后，保温30-60分钟；
(5)从热处理制备中取出模具，将处于500-700℃的模具置于压机施压达到所需尺寸后，立即卸模取出嵌箍有刀头的砂轮；
(6)待砂轮自然冷却至室温后转下道工序。
2.一种金属结合剂金刚石砂轮的成型方法，包括钢基体和嵌箍于钢基体外圆由金属结合剂金刚石层混合料组成的刀头，所述砂轮钢基体与刀头间成型包括如下步骤：
(1)将钢基体置于模具的模腔内，按顺序组装并置于专用操作台上；
(2)将金刚石层混合料均匀的投入到模具预留的模腔中，搅匀、刮平；
(3)在模具预留模腔外缘装置压环并置于压机中施压，预压至金刚石层混合料所需尺寸；
(4)从压机中取出模具，然后：置于具均匀热源的热处理设备中升温至600-700℃后，保温30-60分钟；
(5)在热处理设备中施压至金刚石层混合料达规定的尺寸后，从热源中取出立即卸模取出嵌箍有刀头的砂轮；
(6)待砂轮自然冷却至室温后转下道工序。
3.根据权利要求1或2所述的金属结合剂金刚石砂轮的成型方法，其特征在于上述金刚石层混合料为以铜、锡为主的青铜结合剂。
4.根据权利要求1或2所述的金属结合剂金刚石砂轮的成型方法，其特征在于上述压机为油压或液压机。
5.根据权利要求1或2所述的金属结合剂金刚石砂轮的成型方法，其特征在于上述热处理制备为具有保护介质或无保护介质的加热炉。
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