CN105945741B - 耐磨型s型磨轮热压成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了耐磨型S型磨轮及其热压成型工艺，该耐磨型S型磨轮按照体积分数包括主料：金刚石12‑15%、铜20‑25%、铁40‑45%、锡3‑8%、镍5‑8%、钴5‑8%以及辅料合金粉3‑5%；主要经配料‑预混合‑总混‑冷压预成型‑热压烧结‑一次冷却‑高频焊接‑二次冷却‑表面处理‑喷漆‑开刃等步骤来生产该连续齿S型磨轮，通过本发明的配方以及工艺生产的S型磨轮其强度增强，耐磨性也提高，在实际使用的过程中寿命延长，大大的节省了生产成本，节约了资源，并且该工艺在成产过程中环保、卫生、安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种磨轮，尤其涉及一种耐磨型S型磨轮热压成型工艺。
背景技术
磨轮是一种切割工具，广泛应用于混凝土、耐火材料、石材，陶瓷等硬脆材料的加工。磨轮主要由两部分组成；基体与刀头。基体是粘结刀头的主要支撑部分，而刀头则是在使用过程中起切割的部分，刀头会在使用中而不断地消耗掉，而基体则不会，刀头之所以能起切割的作用是因为其中含有金刚石，金刚石作为目前最硬的物质，它在刀头中摩擦切割被加工对象。而金刚石颗粒则由金属包裹在刀头内部。
磨轮在实际的切割工艺中使用居多，其衡量磨轮的主要性能指标包括强度是否高、是否耐磨、是否抗腐蚀，在抗腐蚀的问题上现在的技术已经基本能够解决了，但是在强度和耐磨性上却存在较大的问题，导致磨轮使用寿命短，切割的效果受到影响，要解决磨轮的强度和耐磨问题，不仅要从其原料配方上着手，更重要的是对其生产工艺进行改进，以及生产过程中所使用的各种设备，都是影响磨轮性能的直接因素，而根据现有的金刚石生产工艺来看其还存在较多需要改进的方面。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种耐磨型S型磨轮热压成型工艺，本发明提出新的配方，并且根据该配方，本发明进一步对现有技术的生产工艺进行改进，提供一种新型成型工艺，通过该工艺和配方生产的磨轮其强度增强，耐磨性也提高，在实际使用的过程中寿命延长，大大的节省了生产成本，节约了资源，并且该工艺在成产过程中环保、卫生、安全。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种耐磨型S型磨轮，该S型磨轮按照体积分数包括主料：金刚石12-15%、铜20-25%、铁40-45%、锡3-8%、镍5-8%、钴5-8%以及辅料合金粉3-5%。
一种耐磨型S型磨轮热压成型工艺，包括以下步骤：
（1）配料：按照体积分数配比选取主料金刚石、铜、铁、锡、镍、钴以及合金粉，备用；
（2）过筛：经步骤（1）备好的配料依次过35、40、45目网筛进行三级筛选；
（3）预混合：采用预混合机构，先将铁和钴混合，混合30-40min，铁和钴混合完毕后，从预混合机构的进料设备中同时加入剩下的金刚石、铜、锡、镍以及合金粉，铜的进料速度设为金刚石进料速度的1.5-2倍，干料预混合的时间为5-6h；使用的进料设备的进料口处设置多个进料槽，每个进料槽对应一种原料，每个进料槽均为锥形筒，每个锥形筒内竖向设有3-5个下料口口径依次减小的过渡漏斗，并且铜的进料槽内最下端的一个过渡漏斗的下料口口径设为金刚石进料槽内最下端的一个过渡漏斗的下料口口径尺寸的1.5-2倍；
（4）总混：采用总混机构，向经步骤（3）预混合的干料中加入润湿剂，搅拌均匀，润湿时间2-3h，润湿剂的使用量为原料总量的1/1000；
（5）冷压预成型：备好模具，冷压成型前在模具中装好基体，总混后的混合料经称料、装粉工序加入到冷压成型设备的模具中进行一体压制成型，最后脱膜，冷压压力为2.5-3.5T/cm2，保压3-5s，压制时间8-10s，冷压至厚度3mm；
（6）热压烧结：采用热压机，分为挥发阶段、热压阶段和保压阶段，其中，挥发阶段的温度T=680-700℃，压力F=1.0T/cm2，挥发时间t=2.5-3min；热压阶段的温度T=700-780℃，压力F=2.0T/cm2，热压时间t=2-2.5min；保压阶段的温度T=800-850℃，压力F=2.0T/cm2，保压时间t=5-6min；在挥发阶段温度从初始的0℃逐渐升温高到680-700℃，以每分钟温度升高50℃的速度升高至680-700℃，整个过程在密闭的环境中完成，热压成型至厚度为2mm；
（7）一次冷却：经热压烧结后，先自然通风冷却30-40min，再通过温度为4-8℃的冷气进行快速冷却，通入量为0.8-1.0 m3/min，冷却时间2-2.5h，制成半成品；
（8）高频焊接：采用焊接机焊接，刀头磨弧，加焊剂和焊片，焊接温度680-720℃，保温2-3秒，将半成品与机体焊接成型；
（9）二次冷却：焊接成型后，在自然环境下自然冷却时间为1.5-2h，然后通入5-10℃的冷气进行快速冷却，通入量为1.5-2.0 m3/min，冷却时间3-4h；
（10）表面处理：将经二次冷却后的半成品装入多工位旋转处理盘上，经过旋转的多个钢丝轮进行表面处理，去灰，去氧化皮，旋转处理盘的转速为15-20r/min，钢丝轮的转速为30-40 r/min；
（11）喷漆：经表面处理过的金刚石半成品装在喷漆架上喷金属漆；
（12）开刃：喷完漆的金刚石半成品装在开刃装置上开刃，开刃装置上设有砂轮，砂轮的转速为30-35 r/min。
本发明的进一步改进在于：所述步骤（3）与所述步骤（4）所使用的预混合机构和总混机构为一体化混合设备，该一体化混合设备上端设置预混合机构，下端设置总混机构，预混合机构与总混机构之间通过开关阀门控制下料，并且在总混机构的外周上设置一圈润湿剂管道，润湿剂管道下方等距离间隔设置润湿剂进料器。
本发明的进一步改进在于：所述步骤（6）“热压烧结”中所使用的电阻片的长方形结构的每个直角处均设为45°的倒角。
本发明的进一步改进在于：所述步骤（10）“表面处理”过程中所使用的多工位旋转处理盘包括操作台、旋转处理盘，传动机构，传动机构带动旋转处理盘在操作台上匀速转动，旋转处理盘上设置多个定位柱，每个定位柱上对应设置一个磨轮，钢丝轮设置在旋转处理盘侧方内，并且钢丝轮对准定位柱的正上方设置。
本发明的进一步改进在于：所述步骤（10）“表面处理”过程与所述步骤（12）“开刃”过程中均设有吸尘设备。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的改进之处在于，
其一：改变配方组分，使其得到合理配比，从内部提高连续齿磨轮的性能；
其二：对热压机内的电阻形状进行改进，现有的均为方形结构，该方形结构横截面积大，电阻小，加热慢，故本发明在不影响电阻本身其他性能的前提下，将电阻的形状进行改进，具体是将方形结构的每个直角边设有45°的倒角，形成上下均为等腰梯形形状的结构，这样能够减小电阻的横截面积，增大电阻，并且提高加热速度；
其三，本发明采用加压加温的方式进行热压烧结，与烧结不同的是，该过程中是一直加压的，而且在热压的不同阶段其压力发生变化，采用该种方式能够提高热压效率及热压效果；
其四，预混合和总混采用一体化混合设备，该一体化混合设备不仅节省空间，还能减少工序，直接经预混合的原料通过开关阀门迅速进入到总混机构中进行润湿，混合的效率得到大大提高，而且本发明为了混料的均匀性，在进料口的位置设置锥形筒，锥形筒内设置3-5个下料口口径依次减小的过渡漏斗，而且铜的进料槽内最下端的一个过渡漏斗的下料口口径设为金刚石进料槽内最下端的一个过渡漏斗的下料口口径尺寸的1.5-2倍，这样能够保证下料的同时性和均匀性，混料效果较好，最后压制成型的连续齿磨轮的质量均匀；
其五，在表面处理过程中，以往的处理均是采用一对一的处理方式，这样表面处理的效率太低，大大降低生产率，为此，本发明设计多工位旋转处理盘，这样可以同时处理多个磨轮，而且处理效果好。
本发明通过对配方和工艺的详细改进，不仅使得生产的效率得到大大提高，而且生产的连续齿磨轮的强度增强，耐磨性增强，使用寿命得到延长。
附图说明
图1为本发明一体化混合设备的结构示意图。
图2为本发明多工位旋转处理盘的示意图。
图3为本发明金刚石锯片安装在旋转处理盘上的俯视示意图。
其中：1-预混合机构，2-总混机构，3-锥形筒，4-过渡漏斗，5-润湿剂管道，6-润湿剂进料器，7-旋转处理盘，8-大电机，9-小电机，10-定位柱，11-钢丝轮，12-金刚石锯片，13-开关阀门。
具体实施方式
为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
实施例一：一种耐磨型S型磨轮，该耐磨型S型磨轮按照体积分数包括主料：金刚石15%、铜20%、铁42%、锡3%、镍10%、钴5%以及辅料合金粉5%。
一种耐磨型S型磨轮热压成型工艺，包括以下步骤：
（1）配料：按照体积分数配比选取主料金刚石、铜、铁、锡、镍、钴以及合金粉，备用；
（2）过筛：经步骤（1）备好的配料依次过35、40、45目网筛进行三级筛选,经过三级筛选，筛选出均匀且符合要求的粉状颗粒；
（3）预混合：采用预混合机构1，先将铁和钴混合，混合40min，铁和钴混合完毕后，从预混合机构的进料设备中同时加入剩下的金刚石、铜、锡、镍以及合金粉，铜的进料速度设为金刚石进料速度的2倍，干料预混合的时间为6h；
如图1所示，该过程中使用的进料设备的进料口处设置多个进料槽，每个进料槽对应一种原料，每个进料槽均为锥形筒3，每个锥形筒3内设有3-5个下料口口径依次减小的过渡漏斗4，并且铜的进料槽内最下端的一个过渡漏斗4的下料口口径设为金刚石进料槽内最下端的一个过渡漏斗4的下料口口径尺寸的2倍，本发明设置3-5个下料口口径依次减小的过渡漏斗4的目的是为了能够实现同时下料，这样能够保证下料的同时性和均匀性，混料效果较好，最后压制成型的连续齿S型磨轮12的质量均匀；
（4）总混：采用总混机构2，向经步骤（3）预混合的干料中加入润湿剂，搅拌均匀，润湿时间3h，润湿剂的使用量为原料总量的1/1000；
如图1所示，该过程所使用的预混合机构1和总混机构2为一体化混合设备，该一体化混合设备上端设置预混合机构1，下端设置总混机构2，预混合机构1与总混机构2之间通过开关阀门13控制下料，并且在总混机构2的外周上设置一圈润湿剂管道5，润湿剂管道5下方等距离间隔设置润湿剂进料器6，润湿剂进料器6通过铰接轴连接在总混机构2上，润湿剂进料器6进料时通过铰接轴倾斜设置，并实现倾斜进料，润湿剂管道5的润湿剂通过出液孔直接掉落至润湿剂进料器6内，并实现自动倾斜进液，润湿剂进料器6能够与总混机构2密封卡合连接，倾斜进料完毕后，将润湿剂进料器6与总混机构2卡合密封连接，这样通过一圈的润湿剂进料器6能够实现对原料的均匀润湿效果，且从总混机构2的外周施加润湿剂方便；
（5）冷压预成型：备好模具，冷压成型前在模具中装好基体，总混后的混合料经称料、装粉工序加入到冷压成型设备的模具中进行一体压制成型，最后脱膜，冷压压力为3.0T/cm2，保压5s，压制时间10s，冷压至厚度3mm，进行冷压预成型的目的是分两次成型，成型的效果，产生的不合格率低；
（6）热压烧结：采用热压机，分为挥发阶段、热压阶段和保压阶段，其中，挥发阶段的温度T=700℃，挥发时间t=3min，在挥发阶段温度从初始的0℃逐渐升温高到700℃，以每分钟温度升高50℃的速度升高至700℃，整个过程在密闭的环境中完成，当温度和压力处于该范围内时，润湿剂能够最大限度的被挥发掉，而且在该阶段能够随着温度的逐渐升高，能够挥发出油、杂质以及有害物质等，挥发阶段是否挥发完全，是热压成型质量的基础；热压阶段的温度T=700℃，热压时间t=2min；保压阶段的温度T=850℃，保压时间t=5min；热压成型至厚度为2mm；
“热压烧结”中所使用的电阻片的长方形结构的每个直角处均设为45°的倒角，形成上下均为等腰梯形形状的结构，这样能够减小电阻的横截面积，增大电阻，并且提高加热速度；
（7）一次冷却：经热压烧结后，先自然通风冷却30min，再通过温度为4-8℃的冷气进行快速冷却，通入量为0.8m3/min，冷却时间2h，制成半成品；
（8）高频焊接：采用焊接机焊接，刀头磨弧，加焊剂和焊片，焊接温度700℃，保温2秒，将半成品与机体焊接成型；
（9）二次冷却：焊接成型后，在自然环境下自然冷却时间为1.5-2h，然后通入5-10℃的冷气进行快速冷却，通入量为2.0 m3/min，冷却时间3h；
（10）表面处理：将经二次冷却后的半成品装入多工位旋转处理盘上，经过旋转的多个钢丝轮进行表面处理，去灰，去氧化皮，旋转处理盘7的转速为20r/min，钢丝轮11的转速为40 r/min；
如图2、3所示，该过程中所使用的多工位旋转处理盘7包括操作台、旋转处理盘7，传动机构，传动机构带动旋转处理盘7在操作台上匀速转动，旋转处理盘7上设置多个定位柱10，每个定位柱10上对应设置一个S型磨轮12，钢丝轮11设置在旋转处理盘7侧方内，并且钢丝轮11对准定位柱10的正上方设置，在旋转处理盘7上通过吸尘管连接吸尘设备，表面处理过程中会存在很多灰尘和杂质，需要及时将其处理，否则会影响生产车间的环保问题，也会对工人的身心健康造成影响，钢丝轮11通过小电机9带动匀速旋转，旋转处理盘7通过大电机8带动匀速旋转，两者结合对连续齿S型磨轮12表面进行处理，并且通过定位柱10能够快速安装、拆卸；
（11）喷漆：经表面处理过的金刚石半成品装在喷漆架上喷金属漆；
（12）开刃：喷完漆的金刚石半成品装在开刃装置上开刃，开刃装置上设有砂轮，砂轮的转速为35 r/min，该过程中也采用吸尘设备吸取砂轮磨砂过来的表面颗粒，环保、卫生；
通过实施例一生产的S型磨轮的合格率达到99%。
实施例二：一种耐磨型S型磨轮，该耐磨型S型磨轮按照体积分数包括主料：金刚石15%、铜20%、铁45%、锡3%、镍8%、钴6%以及辅料合金粉3%。
与实施例一的工艺不同的是：
（3）预混合：采用预混合机构1，先将铁和钴混合，混合35min，铁和钴混合完毕后，从预混合机构的进料设备中同时加入剩下的金刚石、铜、锡、镍以及合金粉，铜的进料速度设为金刚石进料速度的1.5倍，干料预混合的时间为5.5h；
且铜的进料槽内最下端的一个过渡漏斗4的下料口口径设为金刚石进料槽内最下端的一个过渡漏斗4的下料口口径尺寸的1.5倍；
（4）总混：采用总混机构2，向经步骤（3）预混合的干料中加入润湿剂，搅拌均匀，润湿时间2.5h；
（5）冷压预成型：备好模具，冷压成型前在模具中装好基体，总混后的混合料经称料、装粉工序加入到冷压成型设备的模具中进行一体压制成型，最后脱膜，冷压压力为2.5T/cm2，保压4s，压制时间9s，冷压至厚度3mm，进行冷压预成型的目的是分两次成型，成型的效果，产生的不合格率低；
（6）热压烧结：采用热压机，分为挥发阶段、热压阶段和保压阶段，其中，挥发阶段的温度T=690℃，挥发时间t=2.5min；热压阶段的温度T=740℃，热压时间t=2.5min；保压阶段的温度T=820℃，保压时间t=6min；热压成型至厚度为2mm；
（7）一次冷却：经热压烧结后，先自然通风冷却35min，再通过温度为4-8℃的冷气进行快速冷却，通入量为0.8m3/min，冷却时间2.0h，制成半成品；
（8）高频焊接：采用焊接机焊接，刀头磨弧，加焊剂和焊片，焊接温度720℃，保温2秒，将半成品与机体焊接成型；
（9）二次冷却：焊接成型后，在自然环境下自然冷却时间为1.5-2h，然后通入5-10℃的冷气进行快速冷却，通入量为1.8 m3/min，冷却时间4h；
（10）表面处理：将经二次冷却后的半成品装入多工位旋转处理盘上，经过旋转的多个钢丝轮进行表面处理，去灰，去氧化皮，旋转处理盘7的转速为18r/min，钢丝轮11的转速为35 r/min；
（12）开刃：喷完漆的金刚石半成品装在开刃装置上开刃，开刃装置上设有砂轮，砂轮的转速为30 r/min；
通过实施例二生产的S型磨轮12的合格率达到98%。
实施例三：一种耐磨型S型磨轮，该耐磨型S型磨轮按照体积分数包括主料：金刚石14%、铜22%、铁42%、锡4%、镍6%、钴8%以及辅料合金粉4%。
与实施例一的工艺不同的是：
（3）预混合：采用预混合机构1，先将铁和钴混合，混合30min，铁和钴混合完毕后，从预混合机构的进料设备中同时加入剩下的金刚石、铜、锡、镍以及合金粉，铜的进料速度设为金刚石进料速度的1.5倍，干料预混合的时间为5h；
且铜的进料槽内最下端的一个过渡漏斗4的下料口口径设为金刚石进料槽内最下端的一个过渡漏斗4的下料口口径尺寸的1.5倍；
（4）总混：采用总混机构2，向经步骤（3）预混合的干料中加入润湿剂，搅拌均匀，润湿时间2.5h；
（5）冷压预成型：备好模具，冷压成型前在模具中装好基体，总混后的混合料经称料、装粉工序加入到冷压成型设备的模具中进行一体压制成型，最后脱膜，冷压压力为3.5T/cm2，保压4s，压制时间8s，冷压至厚度3mm，进行冷压预成型的目的是分两次成型，成型的效果，产生的不合格率低；
（6）热压烧结：采用热压机，分为挥发阶段、热压阶段和保压阶段，其中，挥发阶段的温度T=680℃，挥发时间t=2.5min；热压阶段的温度T=780℃，热压时间t=2.5min；保压阶段的温度T=800℃，保压时间t=6min；热压成型至厚度为2mm；
（7）一次冷却：经热压烧结后，先自然通风冷却40min，再通过温度为4-8℃的冷气进行快速冷却，通入量为0.8m3/min，冷却时间2h，制成半成品；
（8）高频焊接：采用焊接机焊接，刀头磨弧，加焊剂和焊片，焊接温度680℃，保温3秒，将半成品与机体焊接成型；
（9）二次冷却：焊接成型后，在自然环境下自然冷却时间为1.5-2h，然后通入5-10℃的冷气进行快速冷却，通入量为1.5 m3/min，冷却时间4h；
（10）表面处理：将经二次冷却后的半成品装入多工位旋转处理盘上，经过旋转的多个钢丝轮进行表面处理，去灰，去氧化皮，旋转处理盘7的转速为15r/min，钢丝轮11的转速为30 r/min；
（12）开刃：喷完漆的金刚石半成品装在开刃装置上开刃，开刃装置上设有砂轮，砂轮的转速为35 r/min；
通过实施例三生产的S型磨轮12的合格率达到98%。
Claims (5)
1.一种耐磨型S型磨轮热压成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）配料：按照体积分数配比选取主料：金刚石12-15%、铜20-25%、铁40-45%、锡3-8%、镍5-8%、钴5-8%以及辅料合金粉3-5%，备用；
（2）过筛：经步骤（1）备好的配料依次过35、40、45目网筛进行三级筛选；
（3）预混合：采用预混合机构，先将铁和钴混合，混合30-40min，铁和钴混合完毕后，从预混合机构的进料设备中同时加入剩下的金刚石、铜、锡、镍以及合金粉，铜的进料速度设为金刚石进料速度的1.5-2倍，干料预混合的时间为5-6h；使用的进料设备的进料口处设置多个进料槽，每个进料槽对应一种原料，每个进料槽均为锥形筒，每个锥形筒内竖向设有3-5个下料口口径依次减小的过渡漏斗，并且铜的进料槽内最下端的一个过渡漏斗的下料口口径设为金刚石进料槽内最下端的一个过渡漏斗的下料口口径尺寸的1.5-2倍；
（4）总混：采用总混机构，向经步骤（3）预混合的干料中加入润湿剂，搅拌均匀，润湿时间2-3h，润湿剂的使用量为原料总量的1/1000；
（5）冷压预成型：备好模具，冷压成型前在模具中装好基体，总混后的混合料经称料、装粉工序加入到冷压成型设备的模具中进行一体压制成型，最后脱膜，冷压压力为2.5-3.5T/cm2，保压3-5s，压制时间8-10s，冷压至厚度3mm；
（6）热压烧结：采用热压机，分为挥发阶段、热压阶段和保压阶段，其中，挥发阶段的温度T=680-700℃，压力F=1.0T/cm2，挥发时间t=2.5-3min；热压阶段的温度T=700-780℃，压力F=2.0T/cm2，热压时间t=2-2.5min；保压阶段的温度T=800-850℃，压力F=2.0T/cm2，保压时间t=5-6min；在挥发阶段温度从初始的0℃逐渐升温高到680-700℃，以每分钟温度升高50℃的速度升高至680-700℃，整个过程在密闭的环境中完成，热压成型至厚度为2mm；
（7）一次冷却：经热压烧结后，先自然通风冷却30-40min，再通过温度为4-8℃的冷气进行快速冷却，通入量为0.8-1.0 m3/min，冷却时间2-2.5h，制成半成品；
（8）高频焊接：采用焊接机焊接，刀头磨弧，加焊剂和焊片，焊接温度680-720℃，保温2-3秒，将半成品与机体焊接成型；
（9）二次冷却：焊接成型后，在自然环境下自然冷却时间为1.5-2h，然后通入5-10℃的冷气进行快速冷却，通入量为1.5-2.0 m3/min，冷却时间3-4h；
（10）表面处理：将经二次冷却后的半成品装入多工位旋转处理盘上，经过旋转的多个钢丝轮进行表面处理，去灰，去氧化皮，旋转处理盘的转速为15-20r/min，钢丝轮的转速为30-40 r/min；
（11）喷漆：经表面处理过的金刚石半成品装在喷漆架上喷金属漆；
（12）开刃：喷完漆的金刚石半成品装在开刃装置上开刃，开刃装置上设有砂轮，砂轮的转速为30-35 r/min。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨型S型磨轮热压成型工艺，其特征在于，所述步骤（3）与所述步骤（4）所使用的预混合机构和总混机构为一体化混合设备，该一体化混合设备上端设置预混合机构，下端设置总混机构，预混合机构与总混机构之间通过开关阀门控制下料，并且在总混机构的外周上设置一圈润湿剂管道，润湿剂管道下方等距离间隔设置润湿剂进料器。
3.根据权利要求2所述的一种耐磨型S型磨轮热压成型工艺，其特征在于，所述步骤（6）“热压烧结”中所使用的电阻片的长方形结构的每个直角处均设为45°的倒角。
4.根据权利要求3所述的一种耐磨型S型磨轮热压成型工艺，其特征在于，所述步骤（10）“表面处理”过程中所使用的多工位旋转处理盘包括操作台、旋转处理盘，传动机构，传动机构带动旋转处理盘在操作台上匀速转动，旋转处理盘上设置多个定位柱，每个定位柱上对应设置一个磨轮，钢丝轮设置在旋转处理盘侧方内，并且钢丝轮对准定位柱的正上方设置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种耐磨型S型磨轮热压成型工艺，其特征在于，所述步骤（10）“表面处理”过程与所述步骤（12）“开刃”过程中均设有吸尘设备。
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