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不含纯铜粉的金刚石磨轮的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种不含纯铜粉的金刚石磨轮的制作方法，它解决了现有技术存在制造成本高、硬度低、寿命短等问题，其特征在于：所述金刚石磨块是由浓度为100%、密度为4.4克拉/cm3的金刚石微粉和结合剂组成。金刚石微粉占磨料体积比的22～28%，所述结合剂是由以下金属粉末按重量百分比混合而成，其中：单质铁42～48%、青铜合金25～30%、镍7～9%、锡9～10%、石墨1～2%、钴1.8～2.5%、锌2.2～3%、铅1.2～1.5%、铬1.2～1.5%、铝1.2～1.5%等。通过配粉混料、装模装料、冷压成型、热压烧结等主要工艺制作而成。具有结构简单、质量稳定、使用方便、成本低廉等优点，市场前景十分广阔。

Description

不含纯铜粉的金刚石磨轮的制作方法
技术领域
本发明属于金刚石工具领域，尤其是涉及到一种不含纯铜粉的金刚石磨轮的制作方法。
背景技术
金刚石磨轮是金刚石工具中的一种，金刚石磨轮通过冷压—烧结方法制作，其结构组成主要包括金属基体和金刚石磨块两部分，基体是粘结磨块的主要支撑部分，磨块是使用过程中起磨削作用的部分。金刚石磨轮通常被装在混凝土打磨机上来打磨如混凝土，花岗岩，大理石和其它的一些石材等。
目前，金刚石磨轮加工工艺一般包括金刚石磨块原料配粉（原材料准备）、原材料混合、冷压生成生坯或半成品磨轮、热压烧结成品等工艺过程。在传统的生产工艺中，金刚石磨轮磨块组成成分中，一般须加入大量的纯铜粉作为结合剂。但是，磨块加入过多的纯铜粉后，不仅生产成本高，而且加入过多的纯铜粉之后不仅磨轮的硬度降低，而且磨轮在烧结过程中会存在着较严重的收缩及变形。使用前必须进行整形，这种整形往往比较困难，整形时，对磨轮本身的消耗大，整形精度较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的金刚石磨轮成分上含有过多纯铜粉导致磨轮制造成本高、硬度低、寿命短等问题而提供的一种制造成本降低、磨块硬度增加、磨削效率大幅提高、使用寿命延长的不含纯铜粉的金刚石磨轮的制作方法。
本发明的技术方案是：金属石磨轮包括金属基体和与金属基体固定连接的金刚石磨块，金刚石磨块沿着金属基体圆周等间距布设。所述金刚石磨块是由浓度为100%、密度为4.4克拉/cm3的金刚石微粉和结合剂组成，金刚石微粉占磨块原料体积比的22～28%；具体制作步骤如下：
（1）配粉混料：首先将金刚石微粉表面镀镍，然后与结合剂均匀地混合。采用细颗粒的金刚石微粉及各种金属粉末的粒度数由原来的200目以下调整为700目及以上。
（2）装模装料：将金属基体与混合后的金刚石微粉和结合剂一起装填。为了让金刚石磨块和金属基体的结合更加牢固，将原来采用普通的65Mn的金属基体材质更换为高级65Mn。首先将制作好带齿的金属基体清洗后装入冷压模中间，然后在其上倒入金刚石微粉和结合剂的混合物，装上压头。
（3）冷压成型：将装填完毕的混合物及金属基体一起冷压成型，再将冷压生坯脱模处理；压制每个金刚石磨轮生坯的压力，从每个原来的80吨左右提高到接近200吨。
（4）热压烧结：将冷压后的金刚石磨轮生坯放入热压烧结炉中进行烧结处理，未加热前，先通入氢气数分钟，加温到300度以上，适当加大氢气的通气量，逐渐加温到500℃，保温10分钟，再从500℃到升温烧结温度850℃～880℃，从500℃到850℃过程中，每上升100℃，保温8分钟，呈梯度式上升，直至上升到正常烧结温度保温1.5小时，烧结完成，待炉内温度冷却至200以下，关闭保护气体，待温度冷却至70℃-80℃出炉，即得成品。
所述结合剂是主要由以下金属粉末按重量百分比混合而成，其中：单质铁42～48%、青铜合金25～30%、镍7～9%、锡9～10%、石墨1～2%、钴1.8～2.5%、锌2.2～3%、铅1.2～1.5%、铬1.2～1.5%、铝1.2～1.5%等。
本发明的有益效果是：由于不再在金刚石磨块组分中添加纯铜粉，而是通过适当提高铁粉的比例，调整生产加工工艺，实现新型磨轮的生产，同时采用高级65Mn为金属基体，因此既不仅提高了磨块的硬度、增强了耐磨性、磨削效率提高了30﹪，而且还大幅度减少了纯铜含量，增加了铁质含量，降低了制造成本。又由于降低了金刚石颗粒及各种组分的粒度，在烧结过程中，缩短了烧结时间，节约了工时和能源。具有结构简单、质量稳定、使用方便、成本低廉等优点，市场前景十分广阔。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明：
图1为本发明主视图；
图2为本发明局部剖面俯视图。
图中：1为金属基体，2为金刚石磨块。
具体实施方式：
不含纯铜粉的金刚石磨轮的制作方法，包括金属基体和与金属基体固定连接的金刚石磨块，金刚石磨块沿着金属基体圆周等间距布设。所述金刚石磨块是由浓度为100%、密度为4.4克拉/cm3的金刚石微粉和结合剂组成，金刚石微粉占磨料体积比的25%。具体制作步骤如下：
（1）配粉混料：首先将金刚石微粉表面镀镍，然后与结合剂均匀地混合。采用细颗粒的金刚石微粉及各种金属粉末的粒度数由原来的200目以下调整为700目及以上。
（2）装模装料：将金属基体与混合后的金刚石微粉和结合剂一起装填。为了让金刚石磨块和金属基体的结合更加牢固，将原来采用普通的65Mn的金属基体材质更换为高级65Mn。首先将制作好带齿的金属基体清洗后装入冷压模中间，然后在其上倒入金刚石微粉和结合剂的混合物，装上压头。
（3）冷压成型：将装填完毕的混合物及金属基体一起冷压成型，再将冷压生坯脱模处理；压制每个金刚石磨轮生坯的压力，从每个原来的80吨左右提高到接近200吨。
（4）热压烧结：将冷压后的金刚石磨轮生坯放入热压烧结炉中进行烧结处理，未加热前，先通入氢气数分钟，加温到300度以上，适当加大氢气的通气量，逐渐加温到500℃，保温10分钟，再从500℃到升温烧结温度850℃～880℃，从500℃到850℃过程中，每上升100℃，保温8分钟，呈梯度式上升，直至上升到正常烧结温度保温1.5小时，烧结完成，待炉内温度冷却至200以下，关闭保护气体，待温度冷却至70℃-80℃出炉，即得成品。
所述结合剂是由以下金属粉末按重量百分比混合而成，其中：单质铁45%、青铜合金27%、镍8%、锡10%、石墨1.5%、钴2.1%、锌2.6%、铅1.4%、铬1.2%、铝1.2%。
实施本发明时，加温过程为逐渐加温到500℃，保温一段时间，再从500℃到升温烧结温度，再在烧结温度进行保温，再进行冷却。
与传统烧结方式不同的是：磨轮生坯的烧结温度为850℃～880℃。在温度上升期间，从500℃到850℃过程中，每上升100℃，须保温10分钟，呈梯度式上升，直至上升到正常烧结温度。烧结保温时间从传统工艺要求的2.5小时左右缩短为1.5小时。
冷却过程可以用较快的速度进行，既能节省时间又能降低保护气体的消耗。出炉温度一般在70℃～80℃度出炉。
烧结温度采用三区段不同温度的加温方式。温度设定为下区770～800，中区830～850，上区870～900，中区的设定温度为锯片需要的烧结温度，上区接近炉口，设定温度略为高些。
为保证炉胆内上下温度均匀，加热升温缓慢，一般需要5～7小时。
烧结过程中须通入保护气体，使烧结过程在保护气氛中进行。未加热前，先通入氢气数分钟，把炉胆内的空气赶出，然后才开始加热。加温到300度以上，适当加大氢气的通气量，烧结完成，待炉内温度冷却至200以下，关闭保护气体。

Claims (2)

1.一种不含纯铜粉的金刚石磨轮的制作方法，包括金属基体和与金属基体固定连接的金刚石磨块，金刚石磨块沿着金属基体圆周等间距布设，其特征在于：所述金刚石磨块是由浓度为100%、密度为4.4克拉/cm3的金刚石微粉和结合剂组成，金刚石微粉占磨料体积比的22～28%，所述结合剂是由以下金属粉末按重量百分比混合而成，其中：单质铁42～48%、青铜合金25～30%、镍7～9%、锡9～10%、石墨1～2%、钴1.8～2.5%、锌2.2～3%、铅1.2～1.5%、铬1.2～1.5%、铝1.2～1.5%；主要制作步骤如下：
（1）配粉混料：首先将金刚石微粉表面镀镍，然后与结合剂均匀地混合，粉料的粒度数为700目及以上；
（2）装模装料：将金属基体与混合后的金刚石微粉和结合剂一起装填，采用高级65Mn为金属基体材料，首先将带齿的金属基体清洗后装入冷压模中间，然后在其上倒入金刚石微粉和结合剂的混合物，装上压头；
（3）冷压成型：将装填完毕的混合物及金属基体一起冷压成型，再将冷压生坯脱模处理；
（4）热压烧结：将冷压后的金刚石磨轮生坯放入热压烧结炉中进行烧结处理，得到成品。
2.根据权利要求1所述的不含纯铜粉的金刚石磨轮的制作方法，其特征在于：步骤（3）冷压成型过程中压制每个金刚石磨轮生坯的压力为180～200吨；步骤（4）热压烧结过程中，未加热前，先通入氢气数分钟，加温到300度以上，适当加大氢气的通气量，逐渐加温到500℃，保温10分钟，再从500℃到升温烧结温度850℃～880℃，从500℃到850℃过程中，每上升100℃，保温8分钟，呈梯度式上升，直至上升到正常烧结温度保温1.5小时，烧结完成，待炉内温度冷却至200以下，关闭保护气体，待温度冷却至70℃-80℃出炉。
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