CN110877130A - 有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片及其制作工艺 - Google Patents
有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片及其制作工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片及其制作工艺，锯片由节块和基体组成，节块由厚度均为0.2～2.0mm的工作层和中隔层薄片复合而成；节块工作层选用金属粉末和金刚石为原料，隔层选用石墨粉、陶瓷粉和铜锡合金粉为原料，均加入有机溶剂分别制成工作层和中隔层薄片毛坯；弱化胎体颗粒埋植在工作层薄片毛坯具有凹坑结构的预定位置，再将工作层和中隔层薄片交替间隔组装并烧结成锯片节块；节块焊接于基体上制成直径100～2500mm的锯片.本发明在切削工作过程中，弱化胎体颗粒自动脱落，中隔层超前磨损，节块工作唇面出现凹坑和沟槽，使锯片工作面呈多组齿轮状结构，具有效率高、寿命长、能耗低等优点。
Description
技术领域
本发明属于锯片及其制作工艺领域，涉及机械加工和粉末冶金，利用粉末冶金热压烧结技术，形成多组齿轮状锯片。
背景技术
现有通用的焊接式金刚石锯片，由于节块工作面宽度大，锯切工作过程中存在切缝宽、阻力大、耗能高、效率低等问题。从改变焊接式金刚石锯片切割破碎材料的工作方式着手，采用有序定位分布结构弱化胎体材料颗粒的多组齿轮状工作面结构的金刚石锯片，能有效减小工作面与被加工材料的接触面积，大幅度提高锯片的锋利度，有利于节省能源。
发明内容
本发明目的是提供一种有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片及其制作工艺。
本发明有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片具有下述结构：锯片由节块和基体组成，节块由多个工作层薄片和中隔层薄片交替间隔，按照工作层薄片-中隔层薄片-......-工作层薄片交替间隔叠压构成，工作层薄片表面分布有有序定位排列的弱化胎体颗粒，节块焊接于基体上；所述的工作层薄片和中隔层薄片厚度均为0.2～2.0mm，锯片直径100～2500mm；弱化胎体颗粒在工作中自动脱落，工作层出现凹坑，同时中隔层超前磨损出现沟槽，锯片工作面自动形成多组齿轮状结构。所述的有序定位排列呈等距状、放射状或螺旋状。
所述的弱化胎体颗粒为空心玻璃珠、浑圆化石墨颗粒或浑圆化碳化硅颗粒。
所述的弱化胎体颗粒体积浓度为2％～40％，粒径为0.2～2.0mm。
本发明有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片制作工艺包括：第一步，石墨模具、合金钢模具及压头准备；第二步，工作层浆状料配置；第三步，中隔层浆状料配置；第四步，浆状料浇模成型；第五步，真空烘烤；第六步，低温低压烧结；第七步，弱化胎体颗粒有序定位敷布；第八步，薄片压坯组装热压烧结制造节块；第九步，节块冷却脱模、修磨抛光、焊接开刃。
具体过程为：将金属粉末和金刚石加入有机溶剂混合成流动性工作层浆状料，浇模成型并置于真空烘箱中在温度50～100℃下烘烤10～60min，待浆状料固结后在1～10MPa压力和300～650℃温度下热压烧结，制成表面预设有序定位分布凹坑结构的工作层薄片毛坯；将石墨粉、陶瓷粉和铜锡合金粉加入有机溶剂混合成流动性中隔层浆状料，浇模成型并置于真空烘箱中在温度50～100℃下烘烤10～60min；待浆状料固结后，在1～10MPa压力和300～650℃温度下热压烧结，制成中隔层薄片毛坯；将工作层薄片毛坯和中隔层薄片毛坯从钢模取出，敷布弱化胎体颗粒在工作层薄片毛坯上，保证其每个凹坑内有一颗弱化胎体颗粒；将含弱化胎体颗粒的工作层薄片毛坯和中隔层薄片毛坯交替间隔叠加放入石墨模具中，置于烧结炉中进行热压烧结，温度为800～1000℃，压力为10～30MPa；冷却后脱模、修整、焊接并开刃，得到有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片。
所述的石墨模具、合金钢模具与压头，低温低压烧结选用的模具压头，按照设计要求保证弱化胎体颗粒呈等距状、放射状或螺旋状有序定位排列方式，压头材料选用不锈钢或其他合金钢，利用激光雕刻法或其它法加工；压头凸齿位置对应呈等距状、放射状或螺旋状有序排列方式，保证压出的每个凹坑内能容纳一颗弱化胎体颗粒。
所述的工作层浆状料配置中，配方含有金属钴、镍、铁、铬、铜和锡金属粉末和金刚石，其中钴粉、镍粉、铁粉和铬粉占总质量的2％～85％，铜粉和锡粉占总质量的3％～65％；使用的金刚石体积浓度为2％～70％，粒径为0.04～1.0mm；使用甘油、石蜡、乙醇或乙二醇有机溶剂配成浆状料。所述的中隔层浆状料配置中，配方含有石墨粉、陶瓷粉和铜锡合金粉；其中石墨粉、陶瓷粉各占总质量的3％～50％；铜锡合金粉占总质量的20％～80％，粉末粒度均为45微米以细；使用甘油、石蜡、乙醇或乙二醇有机溶剂配成浆状料。
所述的薄片毛坯组装热压烧结制造节块，将敷布有序定位分布弱化胎体颗粒的工作层薄片毛坯和中隔层薄片毛坯交替叠压组合经热压烧结成节块，节块焊接于基体上制成锯片。
本发明涉及的有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片，与常规焊接式金刚石锯片相比，胎体工作层和中隔层形成复合结构，且工作层弱化胎体颗粒有序定位排布，使锯片在切削工作过程中，节块唇面出现凹坑和沟槽，自动形成多组齿轮状工作面结构，提高了锋利度，延长了使用寿命。
附图说明
图1为本发明有序定位弱化胎体的自形成多组齿轮式金刚石锯片结构示意图；
图2为本发明锯片节块示意图。
具体实施方式
实施例1
参考图1、图2，有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片，包括锯片基体1和节块2。节块2由工作层薄片6和中隔层薄片7烧结而成，工作层薄片6分布着有序定位排布的弱化胎体颗粒3。开刃后和工作时的锯片，金刚石颗粒4出刃凸起，弱化胎体颗粒自动脱落出现凹坑5，中隔层7超前磨损成沟槽，锯片自动形成多组齿轮状工作面。锯片直径Φ500mm，其节块中工作层薄片尺寸：长×高×厚＝40mm×10mm×0.3mm；中隔层薄片尺寸：长×高×厚＝40mm×10mm×0.2mm，每节块含7层工作层和6层中隔层，组成锯片节块尺寸为长×高×厚＝40mm×10mm×3.3mm。
工作层胎体配方(质量比)：钴粉40％、镍粉10％、铁粉5％、铬粉5％、铜粉35％、锡粉5％，粉末粒度均为45微米以细；金刚石体积浓度为6％，粒度为270-380微米；弱化胎体颗粒选用空心玻璃珠，体积浓度为8％，粒径度为0.3mm，按等距状定位分布。
中隔层配方(质量比)：石墨粉20％、陶瓷粉10％，铜锡合金粉70％，粉末颗粒直径均为45微米以细。
其制作工艺流程为：
①合金钢模具、合金钢压头和石墨模具加工；
②工作层胎体金属粉末、金刚石和有机溶剂混料；中隔层粉末和有机溶剂混料；空心玻璃珠准备；
③混合好的浆状料浇模成型，置于真空烤箱中，在50℃温度下烘烤30min；
④烘烤后的合金钢模具移至烧结炉中，在400℃温度2.0MPa压力下进行低温低压烧结，得到表面带有等距状分布凹坑的工作层薄片毛坯。
⑤取出冷却后毛坯，在工作层薄片毛坯敷布空心玻璃珠，使其置于相应呈等距状结构的凹坑内，然后将7片敷布空心玻璃珠的工作层薄片毛坯和6片中隔层薄片毛坯间隔组装入石墨模具中。
⑥将装好节块毛坯的石墨模具放入烧结炉内，使用温度860℃、压力10MPa下保压保温烧结，冷去后取出脱模。
⑦将烧结完成的节块，修磨、抛光、焊接于Φ500mm标准锯片基体上。
⑧锯片清洁包装处理后待用。
实施例2
参考图1、图2，有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片，包括锯片基体1和节块2。节块2由工作层薄片6和中隔层薄片7烧结而成，工作层薄片6分布着有序定位排布的弱化胎体颗粒3。开刃后和工作时的锯片，金刚石颗粒4出刃凸起，弱化胎体颗粒自动脱落出现凹坑5，中隔层7超前磨损成沟槽，锯片自动形成多组齿轮状工作面。锯片直径Φ1600mm，其节块中工作层薄片尺寸：长×高×厚＝24mm×12mm×0.4mm；中隔层薄片尺寸：长×高×厚＝24mm×12mm×0.2mm，每节块含17层工作层薄片和16层中隔层薄片，组成锯片节块尺寸为长×高×厚＝24mm×12mm×10mm。
工作层胎体配方(质量比)：钴粉40％、镍粉10％、铁粉10％、铬粉5％、铜粉30％、锡粉5％，粉末粒度均为325目(45微米)以细；金刚石体积浓度为12％，粒度为40/60目(250-380微米)；弱化胎体颗粒选用浑圆化石墨颗粒，体积浓度为10％，粒径度为0.4mm，按放射状定位分布。
中隔层配方(质量比)：石墨粉20％、陶瓷粉15％，铜锡合金粉65％，粉末颗粒直径均为45微米以细。
其制作工艺流程为：
①合金钢模具、合金钢压头和石墨模具加工；
②工作层胎体金属粉末、金刚石和有机溶剂混料；中隔层粉末和有机溶剂混料；浑圆化石墨颗粒准备；
③混合好的浆状料浇模成型，置于真空烤箱中，在60℃温度下烘烤35min；
④烘烤后的合金钢模具移至烧结炉中，在500℃温度2.5MPa压力下进行低温低压烧结，得到表面带有放射状分布凹坑的工作层薄片毛坯。
⑤取出冷却后毛坯，在工作层薄片毛坯敷布浑圆化石墨颗粒，使其置于相应呈放射状结构的凹坑内，然后将17片敷布浑圆化石墨颗粒的工作层薄片毛坯和16片中隔层薄片毛坯间隔组装入石墨模具中。
⑥将装好节块毛坯的石墨模具放入烧结炉内，使用温度880℃、压力12MPa下保压保温烧结，冷去后取出脱模。
⑦将烧结完成的节块，修磨、抛光、焊接于Φ1600mm标准锯片基体上。
⑧锯片清洁包装处理和待用。
Claims (7)
1.有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片，其特征在于：锯片由节块和基体组成，节块由多个工作层薄片和中隔层薄片交替间隔，按照工作层薄片-中隔层薄片-......-工作层薄片交替间隔叠压构成，工作层薄片表面分布有有序定位排列的弱化胎体颗粒，节块焊接于基体上；所述的工作层薄片和中隔层薄片厚度均为0.2～2.0mm，锯片直径100～2500mm；弱化胎体颗粒在工作中自动脱落，工作层出现凹坑，同时中隔层超前磨损出现沟槽，锯片工作面自动形成多组齿轮状结构。
2.如权利要求1所述的有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片，其特征在于：所述的有序定位排列是呈等距状、放射状或螺旋状。
3.如权利要求1所述的有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片，其特征在于：所述的弱化胎体颗粒为空心玻璃珠、浑圆化石墨颗粒或浑圆化碳化硅颗粒。
4.如权利要求3所述的有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片，其特征在于：所述的弱化胎体颗粒体积浓度为2％～40％，粒径为0.2～2.0mm。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片及其制作工艺，其特征在于：
第一步，石墨模具、合金钢模具及压头准备；第二步，工作层浆状料配置；第三步，中隔层浆状料配置；第四步，浆状料浇模成型；第五步，真空烘烤；第六步，低温低压烧结；第七步，弱化胎体颗粒有序定位敷布；第八步，薄片压坯组装热压烧结制造节块；第九步，节块冷却脱模、修磨抛光、焊接开刃；具体过程为：
将金属粉末和金刚石加入有机溶剂混合成流动性工作层浆状料，浇模成型并置于真空烘箱中，在温度50～100℃下烘烤10～60min；待浆状料固结后，在1～10MPa压力和300～650℃温度下热压烧结，制成表面预设有序定位分布凹坑结构的工作层薄片毛坯；将石墨粉、陶瓷粉和铜锡合金粉加入有机溶剂混合成流动性中隔层浆状料，浇模成型并置于真空烘箱中，在温度50～100℃下烘烤10～60min；待浆状料固结后，在1～10MPa压力和300～650℃温度下热压烧结，制成中隔层薄片毛坯；将工作层薄片毛坯和中隔层薄片毛坯从钢模取出，敷布弱化胎体颗粒在工作层薄片毛坯上，保证其每个凹坑内有一颗弱化胎体颗粒；将含弱化胎体颗粒的工作层薄片毛坯和中隔层薄片毛坯，按照工作层薄片和中隔层薄片交替间隔叠加的顺序放入石墨模具中，置于烧结炉中进行热压烧结，温度为800～1000℃，压力为10～30MPa；冷却后脱模、修整、焊接并开刃，得到有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片。
6.根据权利要求5所述的有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片及其制作工艺，其特征在于：
所述的石墨模具、合金钢模具与压头，低温低压烧结选用的模具压头，按照设计要求保证弱化胎体颗粒呈等距状、放射状或螺旋状有序定位排列方式，压头材料选用不锈钢或其它合金钢，利用激光雕刻法或其它法加工；压头凸齿位置对应呈等距状、放射状或螺旋状有序排列方式，保证压出的每个凹坑内能容纳一颗弱化胎体颗粒。
7.根据权利要求5所述的有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片及其制作工艺，其特征在于：
所述的工作层配方含有金属钴、镍、铁、铬、铜和锡金属粉末和金刚石，其中钴粉、镍粉、铁粉和铬粉占总质量的2％～85％；铜粉和锡粉占总质量的3％～65％；使用的金刚石体积浓度为2％～70％，粒径为0.04～1.0mm；使用甘油、石蜡、乙醇和乙二醇配成浆状料；所述的中隔层配方含有石墨粉、陶瓷粉和铜锡合金粉，其中石墨粉、陶瓷粉各占总质量的3％～50％，铜锡合金粉占总质量的20％～80％，粉末粒度均为45微米以细；使用甘油、石蜡、乙醇或乙二醇配成浆状料。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111571459A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-25 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具及其制备方法 |
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