CN110253025B - 一种合金碎粒锯片的烧结方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种合金碎粒锯片的烧结方法，属于硬质工具的技术领域。本发明的合金碎粒锯片的烧结方法通过包括准备基体‑配料‑冷压成型‑真空烧结‑铰孔‑喷漆的工序制备得到，在配料工序中采用镍基钎料和硬质合金碎粒预混制成成型料，镍基钎料以重量百分比表示，由Cr：3％～10％、Cu：5％～15％、Si：0.5％～2.5％、Mn：1.5％～4.5％、Fe：1.5％～5.5％、C＜1.0％、Ti：0.1％～1.0％，和Ni：65％～80％组成。本发明的制备方法采用镍基钎料进行真空钎焊烧结，钎料胎体强度与硬质合金碎粒不仅结合强度好，而且匹配性良好有利于充分发挥硬质合金碎粒的切削作用，不仅改进了操作安全性，而且还显著提高了锯片的使用寿命。

Description

一种合金碎粒锯片的烧结方法
技术领域
本发明涉及切割加工工具的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种合金碎粒锯片的烧结方法。
背景技术
当今市场，合金碎粒锯片的烧结方法已广泛应用于木材、PVC管、塑胶等木质材料的切割、打磨修边加工。在切割加工时，不断提高产品的切割效率，提高锯片的切割锋利度，以降低材料损耗，尤其是保障切割加工安全性等一直是该领域追求的目标。合金碎粒锯片的烧结方法由两部分组成：硬质合金碎粒刀头和锯片基体。常规锯片的刀头在切割加工时，硬质合金碎粒刀头与锯片基体之间的结合强度不高，导致硬质合金碎粒易于脱落飞出，不仅缩短了加工寿命，而且容易对操作人员的安全构成威胁。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种合金碎粒锯片的烧结方法。
本发明的合金碎粒锯片的烧结方法，通过包括以下工序的工艺制备得到：准备基体-配料-冷压成型-真空烧结-铰孔-喷漆；其特征在于：在配料工序中采用镍基钎料和硬质合金碎粒预混制成成型料，其中：所述镍基钎料以重量百分比表示，由Cr：3％～10％、Cu：5％～15％、Si：0.5％～2.5％、Mn：1.5％～4.5％、Fe：1.5％～5.5％、C＜1.0％、Ti：0.1％～1.0％，和Ni：65％～80％组成。
其中，所述镍基钎料以重量百分比表示，由Cr：5％～10％、Cu：10％～15％、Si：1.2％～2.0％、Mn：2.1％～3.6％、Fe：2.3％～4.5％、C＜0.8％、Ti：0.5％～1.0％，和Ni：67％～75％组成。
其中，在真空烧结工序中，烧结温度为1000～1050℃，真空度为0～1.0×10-2Pa。
其中，所述锯片采用的基体为碳钢或低合金钢，例如65Mn、50Cr2V、75Cr1、8CrV、30CrMo等。
其中，所述硬质合金碎粒为WC合金碎粒，硬质合金碎粒的粒度为250～425μm，浓度为65％～75％(定义每cm3烧结体中含有0.88g合金碎粒的浓度为100％)。
其中，所述基体的外圆直径为100mm～250mm，锯片刀头的厚度为1.5～3.0mm。
其中，在冷压成型步骤在基体的外围冷压形成6～25个锯片刀头坯体，相邻的锯片刀头坯体之间为缺口排屑槽。
具体来说，本发明的合金碎粒锯片的烧结方法，具体包括以下步骤：
1)配料：按照成分配比，选取镍基钎料，并加入硬质合金碎粒，预混制成成型料；
2)冷压成型：调整好工装模具，投放成型料组装到冷压成型模中加压成型得到锯片坯材；
3)真空烧结：将锯片坯材放入模具中，在真空条件下进行加热烧结，烧结温度为1000～1050℃，真空度为0～1.0×10-2Pa；
4)铰孔：将烧结后的锯片安装在夹具上，以锯片的中心孔为基准，对锯片中心孔的孔径进行矫正；
5)喷漆：铰孔后的锯片去除表面氧化皮，并对表面进行喷漆防护；
其中，所述镍基钎料由Cr：3％～10％、Cu：5％～15％、Si：0.5％～2.5％、Mn：1.5％～4.5％、Fe：1.5％～5.5％、C＜1.0％、Ti：0.1％～1.0％，和Ni：65％～80％组成。
本发明还涉及由上述制备方法制备得到的锯片以及该锯片的应用，其应用于木材、PVC管、塑胶等材料的切割、打磨修边加工。
与现有技术相比，本发明的合金碎粒锯片的烧结方法具有以下有益效果：
本发明的制备方法得到的合金碎粒锯片的烧结方法采用特定的镍基钎料进行真空钎焊烧结，钎料胎体强度与硬质合金碎粒不仅结合强度好，而且匹配性良好有利于充分发挥硬质合金碎粒的切削作用，不仅改进了操作安全性，而且还显著提高了锯片的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的合金碎粒锯片的烧结方法的主视图。
图2为图1沿着A-A方向的截面结构示意图。
图3为图2圆圈所示部分的放大结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明的合金碎粒锯片的烧结方法做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如附图1-3所示，本发明的钎焊合金碎粒锯片，包括圆形基体10和位于圆形基体10外圆周上的硬质合金碎粒刀头20，圆形基体10的中心设置有中心内孔，沿锯片基体的径向均匀分布有18个凹形缺口槽(缺口排屑槽)，以利于切割加工时排屑。采用真空钎焊烧结工艺将冷压形成的合金碎粒刀头坯体焊接在相邻的凹形缺口槽之间的圆形基体外径上，图1中示出的共有18个刀头。根据锯片的尺寸大小以及所需切割的材质等，基体结构可根据需要设计成不同直径规格。例如，中心内孔直径Φ22mm保持不变，圆形基体的外圆直径减小为Φ100mm，刀体厚度减小为1.5mm，凹形缺口槽的数量相应减少为6个；或者中心内孔直径Φ22mm保持不变，圆形基体的外圆直径增加为Φ250mm，刀体厚度增加为3.0mm，凹形缺口槽的数量相应增大为25个。另外，圆形基体的外圆直径也无需与刀头的数量严格对应呈正比例关系，可根据实际需要设计刀头的数量。
在现有技术中通常采用Cu基、Fe基材料作为钎料来作为刀头的胎体金属粉末，但其应用于硬质合金碎粒锯片中，在切割过程中容易导致合金碎粒脱落，并且其使用寿命通常也不高。本发明通过将合金碎粒刀头由特殊的镍基钎料和硬质合金碎粒加热烧结而成，由此提高了切割的安全性，并且显著提高了使用寿命。加热烧结在真空条件下进行，烧结温度为1000～1050℃，真空度为0～1.0×10-2Pa。其中，所述硬质合金碎粒的一个具体例子为市售的LG8(成分为92wt％WC+6wt％Co+2wt％Ni)，粒度为40/60目，浓度为65％～75％。所述锯片采用的基体为碳钢或低合金钢，例如65Mn、50Cr2V、75Cr1、8CrV、30CrMo等。镍基钎料金属结合剂的成分，由Cr：3％～10％、Cu：5％～15％、Si：0.5％～2.5％、Mn：1.5％～4.5％、Fe：1.5％～5.5％、C＜1.0％、Ti：0.1％～1.0％，和Ni：65％～80％组成。优选地，镍基钎料以重量百分比表示，由Cr：5％～10％、Cu：10％～15％、Si：1.2％～2.0％、Mn：2.1％～3.6％、Fe：2.3％～4.5％、C＜0.8％、Ti：0.5％～1.0％，和Ni：67％～75％组成。
本发明所述的钎焊合金碎粒锯片通过包括以下工序的制备工艺制备得到：合金碎粒的配料-冷压-真空烧结-铰孔-喷漆-检验、包装入库。
具体的制备工艺如下：
1)配料：按照成分配比，选取合适的镍基钎料金属结合剂，并加入硬质合金碎粒，预混制成成型料，采用三维混料机进行混料，得到成型料；
2)冷压：调整好工装模具，投放成型料组装到冷压成型模中加压成型得到锯片坯材；
3)真空烧结：将锯片坯材放入模具中，在真空条件下进行加热烧结，烧结温度为1000～1050℃，真空度为0～1.0×10-2Pa；
4)铰孔：将烧结后的锯片，按照产品规格尺寸所要求的标准孔，在机器的夹具上，以锯片的中心孔为基准，对锯片中心孔的孔径进行矫正；
5)喷漆：对烧结后的合金碎粒锯片去除表面氧化皮，按工艺要求加工成所需尺寸，然后进行表面喷漆防护处理；
6)检验包装：按图纸要求对制备出的锯片外形和尺寸、合金碎粒与基体的结合情况进行检验，合格后按要求包装入库。
为了便于比较，以下实施例和对比例制备的钎焊合金碎粒锯片，包括外圆直径为Φ180mm圆形基体，材料为65Mn钢，基体的厚度为2.2mm，中心内孔直径Φ22mm，沿锯片基体径向均匀分布有18个凹形缺口槽(靠近刀体中为直径Φ6mm的圆孔，距刀体周边径向长度8mm、宽度3mm)，以利于切割加工时排屑。采用真空钎焊烧结工艺将合金碎粒刀头焊接在基体圆周方向上，如图1所示，共有18个刀头，刀体厚度为2mm。
实施例1
在本实施例中，钎焊合金碎粒锯片由镍基钎料和合金碎粒在真空条件下经过加热烧结而成，烧结温度为1020℃，真空度为3.0×10-3Pa。镍基钎料的成分，以重量百分比(wt％)表示，由Cr：7.0％、Cu：13.0％、Si：2.0％、Mn：3.0％、Fe：4.5％、C：0.5％、Ti：1.0％、其余为Ni元素组成。硬质合金碎粒的成分为LG8，粒度为40/60目，浓度为70％。
实施例2
在本实施例中，钎焊合金碎粒锯片由镍基钎料和合金碎粒在真空条件下经过加热烧结而成，烧结温度为1000℃，真空度为3.0×10-3Pa。镍基钎料金属结合剂的成分，以重量百分比(wt％)表示，由Cr：5.0％、Cu：13.0％、Si：2.0％、Mn：3.0％、Fe：4.5％、C：0.3％、Ti：1.0％、其余为Ni元素组成。所述硬质合金碎粒的成分为LG8，粒度为40/60目，浓度为70％。
实施例3
在本实施例中，钎焊合金碎粒锯片由镍基钎料和合金碎粒在真空条件下经过加热烧结而成，烧结温度为1040℃，真空度为3.0×10-3Pa。镍基钎料金属结合剂的成分，以重量百分比(wt％)表示，由Cr：3.0％、Cu：15.0％、Si：2.0％、Mn：3.0％、Fe：4.5％、C：0.8％、Ti：1.0％、其余为Ni元素组成。所述硬质合金碎粒的成分为LG8，粒度为40/60目，浓度为70％。
实施例4
在本实施例中，钎焊合金碎粒锯片由镍基钎料和合金碎粒在真空条件下经过加热烧结而成，烧结温度为1020℃，真空度为3.0×10-3Pa。镍基钎料金属结合剂的成分，以重量百分比(wt％)表示，由Cr：10.0％、Cu：13.0％、Si：2.0％、Mn：3.0％、Fe：4.5％、C：0.5％、Ti：1.0％、其余为Ni元素组成。其中，所述硬质合金碎粒的成分为LG8，粒度为40/60目，浓度为60％。
实施例5
在本实施例中，钎焊合金碎粒锯片由镍基钎料和合金碎粒在真空条件下经过加热烧结而成，烧结温度为1020℃，真空度为3.0×10-3Pa。镍基钎料金属结合剂以重量百分比(wt％)表示，由Cr：9.5％、Cu：13.5％、Si：2.0％、Mn：3.0％、Fe：4.5％、C：0.5％、Ti：0.5％、其余为Ni元素组成。其中，所述硬质合金碎粒的成分为LG8，粒度为40/60目，浓度为65％。
实施例6
在本实施例中，钎焊合金碎粒锯片由镍基钎料和合金碎粒在真空条件下经过加热烧结而成，烧结温度为1020℃，真空度为3.0×10-3Pa。镍基钎料以重量百分比(wt％)表示，由Cr：9.5％、Cu：13.5％、Si：2.0％、Mn：3.0％、Fe：4.5％、C：0.5％、Ti：0.5％、其余为Ni元素组成。其中，所述硬质合金碎粒的成分为LG8，粒度为40/60目，浓度为75％。
实施例7
在本实施例中，钎焊合金碎粒锯片由镍基钎料和合金碎粒在真空条件下经过加热烧结而成，烧结温度为1020℃，真空度为3.0×10-3Pa。镍基钎料金属结合剂的成分，以重量百分比(wt％)表示，由Cr：9.5％、Cu：13.5％、Si：2.0％、Mn：3.0％、Fe：4.5％、C：0.5％、Ti：0.5％、其余为Ni元素组成。所述硬质合金碎粒的成分为LG8，粒度为40/60目，浓度为80％。
对比例1
在本对比例中，钎焊合金碎粒锯片由铁基钎料和合金碎粒在真空条件下经过加热烧结而成，烧结温度为760℃，真空度为3.0×10-3Pa。铁基钎料以重量百分比(wt％)表示，由Ni：12.3％、Sn：7.8％、Cu35.6％、其余为Fe元素组成。其中，所述硬质合金碎粒的成分为LG8，粒度为40/60目，浓度为75％。
对比例2
在本对比例中，钎焊合金碎粒锯片由铜基钎料和合金碎粒在真空条件下经过加热烧结而成，烧结温度为870℃，真空度为3.0×10-3Pa。铜基钎料以重量百分比(wt％)表示，由Co：18.2％、Fe：37.8％、Mn：3.8％、其余为Cu元素组成。其中，所述硬质合金碎粒的成分为LG8，粒度为40/60目，浓度为75％。
对比例3
在本对比例中，钎焊合金碎粒锯片由Ni55A自熔合金粉末和合金碎粒在真空条件下经过加热烧结而成，烧结温度为870℃，真空度为3.0×10-3Pa。其中，所述硬质合金碎粒的成分为LG8，粒度为40/60目，浓度为75％。
切割加工对象均为橡木，以对比例1制备的合金碎粒锯片的切割效率(切割100m所花费的时间的倒数)和切割寿命(每个锯片所切割的长度)作为基准(即均标记为1)，实施例1-7以及对比例2-3制备的合金碎粒锯片的切割效率和切割寿命，结果如表1所示。
表1
切割效率比 切割寿命比
实施例1 1.82 1.84
实施例2 1.75 1.63
实施例3 1.82 1.73
实施例4 1.52 1.32
实施例5 1.72 1.51
实施例6 2.01 1.75
实施例7 1.91 1.46
对比例1 1 1
对比例2 1.78 1.05
对比例3 1.79 1.13

Claims (10)

1.一种合金碎粒锯片的烧结方法，通过包括以下工序的工艺制备得到：准备基体-配料-冷压成型-真空烧结-铰孔-喷漆；其特征在于：在配料工序中采用镍基钎料和硬质合金碎粒预混制成成型料，所述硬质合金碎粒的粒度为250～425μm，浓度为65％～75％；并且定义每cm3烧结体中含有0.88g合金碎粒的浓度为100％；其中：所述镍基钎料以重量百分比表示，由Cr：3％～10％、Cu：5％～15％、Si：0.5％～2.5％、Mn：1.5％～4.5％、Fe：1.5％～5.5％、C＜1.0％、Ti：0.1％～1.0％，和Ni：65％～80％组成。
2.根据权利要求1所述的合金碎粒锯片的烧结方法，其特征在于：所述镍基钎料以重量百分比表示，由Cr：5％～10％、Cu：10％～15％、Si：1.2％～2.0％、Mn：2.1％～3.6％、Fe：2.3％～4.5％、C＜0.8％、Ti：0.5％～1.0％，和Ni：67％～75％组成。
3.根据权利要求1所述的合金碎粒锯片的烧结方法，其特征在于：在真空烧结工序中，烧结温度为1000～1050℃，真空度为0～1.0×10-2Pa。
4.根据权利要求1所述的合金碎粒锯片的烧结方法，其特征在于：所述锯片采用的基体为碳钢。
5.根据权利要求1所述的合金碎粒锯片的烧结方法，其特征在于：所述锯片采用的基体为低合金钢。
6.根据权利要求1所述的合金碎粒锯片的烧结方法，其特征在于：所述基体的外圆直径为100mm～250mm，锯片刀头的厚度为1.5～3.0mm。
7.根据权利要求1所述的合金碎粒锯片的烧结方法，其特征在于：在冷压成型步骤在基体的外围冷压形成6～25个锯片刀头坯体，相邻的锯片刀头坯体之间为缺口排屑槽。
8.一种合金碎粒锯片的烧结方法，其特征在于包括以下步骤：
1)配料：按照成分配比，选取镍基钎料，并加入硬质合金碎粒，预混制成成型料；所述硬质合金碎粒的粒度为250～425μm，浓度为65％～75％；并且定义每cm3烧结体中含有0.88g合金碎粒的浓度为100％；
2)冷压成型：调整好工装模具，投放成型料组装到冷压成型模中加压成型得到锯片坯材；
3)真空烧结：将锯片坯材放入模具中，在真空条件下进行加热烧结，1000～1050℃，真空度为0～1.0×10-2Pa；
4)铰孔：将烧结后的锯片安装在夹具上，以锯片的中心孔为基准，对锯片中心孔的孔径进行矫正；
5)喷漆：铰孔后的锯片去除表面氧化皮，并对表面进行喷漆防护；
其中，所述镍基钎料由Cr：3％～10％、Cu：5％～15％、Si：0.5％～2.5％、Mn：1.5％～4.5％、Fe：1.5％～5.5％、C＜1.0％、Ti：0.1％～1.0％，和Ni：65％～80％组成。
9.一种锯片，其特征在于由权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到。
10.权利要求9所述的锯片的应用，其特征在于用于木材、PVC管或塑胶地板的切割或打磨。
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