CN101570006B - 超硬材料陶瓷磨具干法生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磨具生产，公开了一种超硬材料陶瓷磨具干法生产工艺。所述方法具体为：混料：将各种粉状原料烘干、混合；准备模具；装填料；预压；烧结；热压；后加工。本发明提供的生产工艺生产周期短、设备投资小、工艺可控性更强、产品外观质量好、废品率低。
Description
技术领域
本发明涉及磨具的加工生产领域，具体地说是一种陶瓷磨具的生产工艺。
背景技术
传统陶瓷磨具的生产采用湿法成型、自由烧成的工艺方法生产，该产品制作方法是首先在成型粉料中添加临时粘结剂(如糊精液或水玻璃液)，混料均匀后用大吨位压机压制到毛坯尺寸，之后烘干，送入隧道窑或车式窑中，在一定的气氛、温度、时间等烧制条件下烧成，出窑后冷却、镶孔，打磨加工到成形尺寸。
该种传统陶瓷磨具生产工艺，主要针对批量较大，多为不间断式隧道窑生产，生产规格单一，一般做仓储式备货生产，具有集中烧成、节省能源的集约化生产优势。但是超硬材料陶瓷磨具有其自身的特点：一是订单不稳定，且数量较小；二规格多样，所以不适合批量和备货生产，只能是订单生产。传统的湿法成型-自由烧成生产工艺生产周期长，大型压机、隧道窑等设备投资大，占地多，且为不间歇式生产，所以传统湿法成型-自由烧结陶瓷磨具生产工艺不适合超硬材料陶瓷磨具的生产。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种稳定性强，可控性强的超硬材料陶瓷磨具干法生产工艺。
本发明是这样实现的：
一种超硬材料陶瓷磨具干法生产工艺，所述方法具体为：
混料：将各种粉状原料烘干，混合均匀后静置备用；
准备模具：将成型模具打磨干净，均匀涂上脱模剂；
装填料：组装好模具，将混合均匀的粉状原料装填进模具的型腔内；
预压：在压力为300-500kgf/cm2的条件下进行预压；
烧结：预压后在热炉中烧结，烧结温度为600-800℃，烧结时间为60-90min；
热压：将烧结后的陶瓷磨具带模出炉，趁热将磨具压制到预定高度；
后加工：待模具冷却至室温后卸模，将陶瓷磨具镶粘到基体上，经车加工和磨加工后送检包装；
所述原料包括低温陶瓷结合剂、二氧化硅、碳化硅和金刚石，
所述低温陶瓷结合剂的质量百分比为40～50％，
所述二氧化硅的重量百分比为40～50％，
所述碳化硅的质量百分比为5～10％，所述金刚石的质量百分比为1～5％；
其中，所述低温陶瓷结合剂包括下列组分：B2O3、SiO2、Na2O、MgO、Al2O3、CaO，
所述B2O3的质量百分比为15～20％，
所述SiO2的质量百分比为65～75％，
所述Na2O的质量百分比为3～8％，
所述MgO的质量百分比为1～3％，
所述Al2O3质量百分比为2～5％，
所述CaO的质量百分比为0.5～1％。
可选的，所述原料中低温陶瓷结合剂的质量百分比为45％，
所述二氧化硅的重量百分比为45％，
所述碳化硅的质量百分比为8％，
所述金刚石的质量百分比为2％。
可选的，所述低温陶瓷结合剂中各组分质量百分比如下：
所述B2O3的质量百分比为18.5％，
所述SiO2的质量百分比为68.4％，
所述Na2O的质量百分比为6.38％，
所述MgO的质量百分比为2.03％，
所述Al2O3质量百分比为3.91％，
所述CaO的质量百分比为0.78％。
针对超硬材料陶瓷磨具生产的特点，较之传统湿法陶瓷磨具生产工艺，本发明提供的生产工艺的优点是：
(1)生产周期短，整个工序完成时间只需要大约12小时，一次成型，不需要毛坯成型后大量的烘干时间(24小时)和烧成时在窑炉里的自由烧结时间(24-48小时)；
(2)设备投资小，用普通的热炉(如电阻炉)代替隧道窑和车式窑减少了窑炉投资，因其为半热压成型，压机所需吨位也大大降低，压机的投资大大减少，而且不需要烘干，烘干设备投资省略；
(3)工艺可控性更强，因其用小型热炉(如电阻炉)烧结，可采用PID智能仪表控制，温控精度高，可实现温度、时间的自动控制，较之窑炉，工艺可控性更强，控温精度可达±5℃；
(4)产品外观质量好、废品率低，因其为半热压成型，烧结过程中有模具的束缚，毛坯不会发生烧成变形，较之窑炉的自由烧结，毛坯容易发生因烧成变形而产生废品，影响产品外观直质量，也给后加工带来很多麻烦；
(5)品质有保证，热压烧结过程中，烧结更充分，气孔率低且可控，生产出的磨具磨削性能好；
(6)能源消耗大大降低。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1为本发明生产工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供的超硬材料陶瓷磨具干法生产工艺，所述方法具体为：
混料：将各种粉状原料烘干，不添加任何湿润剂，混合均匀后静置备用；
准备模具：将成型模具打磨干净，均匀涂上脱模剂；
装填料：组装好模具，将粉料装填进模具的型腔内；
预压：在压力为300Mpa的条件下进行预压；
烧结：预压后在电阻炉中烧结，烧结温度为600℃，烧结时间为90min；为了使生产过程可控性更强、更好地对生产过程进行监督，可采用PID智能仪表控制电阻炉，温控精度高，可实现温度、时间的自动控制；
热压：将烧结后的陶瓷磨具带模出炉，趁热将磨具压制到预定高度；
后加工：待模具冷却至室温后卸模，将陶瓷磨具镶粘到基体上，经车加工和磨加工后送检包装。
本实施例中原料包括质量百分比为50％低温陶瓷结合剂、质量百分比为40％的二氧化硅、质量百分比为8％的碳化硅和质量百分比为2％的金刚石，其中低温陶瓷结合剂包括下列组分：B2O3、SiO2、Na2O、MgO、Al2O3、CaO，所述B2O3的质量百分比为15％，所述SiO2的质量百分比为75％，所述Na2O的质量百分比为3％，所述MgO的质量百分比为3％，所述Al2O3质量百分比为3％，所述CaO的质量百分比为1％。
实施例2：
本实施例提供的超硬材料陶瓷磨具干法生产工艺，所述方法具体为：
混料：将各种粉状原料烘干，不添加任何湿润剂，混合均匀后静置备用；
准备模具：将成型模具打磨干净，均匀涂上脱模剂；
装填料：组装好模具，将粉料装填进模具的型腔内；
预压：在压力为500Mpa的条件下进行预压；
烧结：预压后在热炉中烧结，烧结温度为800℃，烧结时间为60min；
热压：将烧结后的陶瓷磨具带模出炉，趁热将磨具压制到预定高度；
后加工：待模具冷却至室温后卸模，将陶瓷磨具镶粘到基体上，经车加工和磨加工后送检包装。
本实施例中原料包括质量百分比为40％低温陶瓷结合剂、质量百分比为50％的二氧化硅、质量百分比为5％的碳化硅和质量百分比为5％的金刚石，其中低温陶瓷结合剂包括下列组分：B2O3、SiO2、Na2O、MgO、Al2O3、CaO，所述B2O3的质量百分比为20％，所述SiO2的质量百分比为65％，所述Na2O的质量百分比为8％，所述MgO的质量百分比为2％，所述Al2O3质量百分比为4.5％，所述CaO的质量百分比为0.5％。
实施例3：
本实施例提供的超硬材料陶瓷磨具干法生产工艺，所述方法具体为：
混料：将各种粉状原料烘干，不添加任何湿润剂，混合均匀后静置备用；
准备模具：将成型模具打磨干净，均匀涂上脱模剂；
装填料：组装好模具，将粉料装填进模具的型腔内；
预压：在压力为400Mpa的条件下进行预压；
烧结：预压后在热炉中烧结，烧结温度为700℃，烧结时间为80min；
热压：将烧结后的陶瓷磨具带模出炉，趁热将磨具压制到预定高度；
后加工：待模具冷却至室温后卸模，将陶瓷磨具镶粘到基体上，经车加工和磨加工后送检包装。
本实施例中原料包括质量百分比为45％低温陶瓷结合剂、质量百分比为45％的二氧化硅、质量百分比为10％的碳化硅和质量百分比为1％的金刚石，其中低温陶瓷结合剂包括下列组分：B2O3、SiO2、Na2O、MgO、Al2O3、CaO，所述B2O3的质量百分比为18％，所述SiO2的质量百分比为72％，所述Na2O的质量百分比为6％，所述MgO的质量百分比为1％，所述Al2O3质量百分比为2％，所述CaO的质量百分比为1％。
实施例4：
本实施例提供的超硬材料陶瓷磨具干法生产工艺，所述方法具体为：
混料：将各种粉状原料烘干，不添加任何湿润剂，混合均匀后静置备用；
准备模具：将成型模具打磨干净，均匀涂上脱模剂；
装填料：组装好模具，将粉料装填进模具的型腔内；
预压：在压力为400Mpa的条件下进行预压；
烧结：预压后在电阻炉中烧结，烧结温度为700℃，烧结时间为80min；为了使生产过程可控性更强、更好地对生产过程进行监督，可采用PID智能仪表控制电阻炉，温控精度高，可实现温度、时间的自动控制；
热压：将烧结后的陶瓷磨具带模出炉，趁热将磨具压制到预定高度；
后加工：待模具冷却至室温后卸模，将陶瓷磨具镶粘到基体上，经车加工和磨加工后送检包装。
本实施例中原料包括质量百分比为45％低温陶瓷结合剂、质量百分比为45％的二氧化硅、质量百分比为8％的碳化硅和质量百分比为2％的金刚石，其中低温陶瓷结合剂包括下列组分：B2O3、SiO2、Na2O、MgO、Al2O3、CaO，所述B2O3的质量百分比为18.5％，所述SiO2的质量百分比为68.4％，所述Na2O的质量百分比为6.38％，所述MgO的质量百分比为2.03％，所述Al2O3质量百分比为3.91％，所述CaO的质量百分比为0.78％。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种超硬材料陶瓷磨具干法生产工艺，其特征在于：所述方法具体为：
混料：将各种粉状原料烘干，混合均匀后静置备用；
准备模具：将成型模具打磨干净，均匀涂上脱模剂；
装填料：组装好模具，将混合均匀的粉状原料装填进模具的型腔内；
预压：在压力为300-500Mpa的条件下进行预压；
烧结：预压后在热炉中烧结，烧结温度为600-800℃，烧结时间为60-90min；
热压：将烧结后的陶瓷磨具带模出炉，趁热将磨具压制到预定高度；
后加工：待模具冷却至室温后卸模，将陶瓷磨具镶粘到基体上，经车加工和磨加工后送检包装；
所述原料包括：低温陶瓷结合剂、二氧化硅、碳化硅和金刚石，
所述低温陶瓷结合剂的质量百分比为40～50％，
所述二氧化硅的重量百分比为40～50％；
所述碳化硅的质量百分比为5～10％，
所述金刚石的质量百分比为1～5％；
其中，所述低温陶瓷结合剂包括下列组分：B2O3、SiO2、Na2O、MgO、Al2O3、CaO，
所述B2O3的质量百分比为15～20％，
所述SiO2的质量百分比为65～75％，
所述Na2O的质量百分比为3～8％，
所述MgO的质量百分比为1～3％，
所述Al2O3质量百分比为2～5％，
所述CaO的质量百分比为0.5～1％。
2.如权利要求1所述的超硬材料陶瓷磨具干法生产工艺，其特征在于：
所述原料中低温陶瓷结合剂的质量百分比为45％，
所述二氧化硅的重量百分比为45％，
所述碳化硅的质量百分比为8％，
所述金刚石的质量百分比为2％。
3.如权利要求1所述的超硬材料陶瓷磨具干法生产工艺，其特征在于：
所述低温陶瓷结合剂中各组分质量百分比如下：
所述B2O3的质量百分比为18.5％，
所述SiO2的质量百分比为68.4％，
所述Na2O的质量百分比为6.38％，
所述MgO的质量百分比为2.03％，
所述Al2O3质量百分比为3.91％，
所述CaO的质量百分比为0.78％。
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