CN111098236B - 一种金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金刚石烧结砂轮棒技术领域，公开了一种金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法，包括：造粒，将包括金属结合剂粉料、金刚石微粉以及添加剂的原料进行混合造粒操作，得到造粒粉料；粉料干燥，将所述造粒粉料进行干燥；坯料成型，将干燥好的造粒粉料填入模具，并将粉料压紧成料坯，而后使用扎针在料坯端部扎孔形成套接孔槽；基材头部成型，将基材棒体头部的直径设置成自顶端到基材棒体逐渐增大的形态；套料，将所述套接孔槽套接在所述基材棒体头部上；成型干燥，将套料后的基材进行干燥。本发明提供的金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法能够扩大产品规格范围，提升加工效率，降低材料消耗。

Description

一种金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法

技术领域

本发明涉及金刚石烧结砂轮棒技术领域，特别涉及一种金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法。

背景技术

金刚石烧结砂轮棒是将金属结合剂粉料、金刚石微粉，以及粘结剂、润滑剂等试剂通过压力成型，固型与钢制基材上，后烧结固化，成为一支砂轮棒。在压力成型工艺方法上，冷压成型是广泛采用的方法之一；冷压成型一般用于较小型的砂轮棒成型，设备要求较为简单，成本较低。然而，参见图1和图2，金刚石烧结砂轮棒冷压成型方法，首先对原料粉末进行造粒处理，然后将钢制基材装入模具，再将原料粉末从另一端注入模具，而后使用压力机进行冷压成型；压制后使用顶针将基材与料坯从模具孔中顶出。由于原料粉末经过造粒后，虽有一定的流动性，但仍无法产生较为顺畅均匀的位移流动，故模具和基材必须采用较为简洁的外形设计，尽可能使模具内间隙通畅、宽敞，便于原料粉末在压力下产生位移流动；另一方面，大量的材料是无用的，需要通过后道工序来去除，这导致生产工时的增加和原材料的而浪费。这两方面因素，使得压力成型后砂轮棒料坯尺寸将受制于砂轮成品的设计最大尺寸，大量的材料将在后续加工中被去除，造成原材料的浪费和工时的增加。

发明内容

本发明提供一种金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法，解决现有技术中冷压成型工艺方法原材料浪费大，尺寸受限，加工效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法，包括：

造粒，将包括：金属结合剂粉料、金刚石微粉以及添加剂的原料进行混合造粒操作，得到造粒粉料；

粉料干燥，将所述造粒粉料进行干燥；

坯料成型，将干燥好的造粒粉料填入模具，并将粉料压紧成料坯，而后使用扎针在料坯端部扎孔形成套接孔槽；

基材头部成型，将基材棒体头部的直径设置成自顶端到基材棒体逐渐增大的形态；

套料，将所述套接孔槽套接在所述基材棒体头部上；

成型干燥，将套料后的基材进行干燥。

进一步地，所述金属结合剂为预合金粉末，所述预合金粉末过-200目筛；

所述预合金粉末包括如下质量分数的组分：30％～50％的银，40％～60％的铜，5％～15％的钛，其他成分占比不超过10％。

进一步地，所述金刚石微粉的过筛目数为100目～500目。

进一步地，所述添加剂包括：碳化硅或者碳化钛。

进一步地，所述金属结合剂粉料、所述金刚石微粉以及所述添加剂组分按质量比20:10:5的比例混合。

进一步地，所述将所述造粒粉料进行干燥包括：

将所述造粒粉料搅拌均匀后，倒出并摊开置于盘型容器中，放入鼓风干燥箱中干燥；

其中，干燥温度100℃～150℃，干燥时间30min～60min。

进一步地，所述套接孔槽的直径为砂轮棒基材头部直径的110～120％，所述套接孔槽的深度为成品砂轮棒刃长度的100％～150％。

进一步地，所述原料还包括：水基粘结剂。

进一步地，所述水基粘结剂包括：聚乙烯醇和羟基甲丙基纤维素；

其中，按照质量分数，所述聚乙烯醇占比10％～20％，所述羟基甲丙基纤维素占比5％～15％，其它为水基溶剂。

进一步地，所述水基粘结剂质量为干粉质量的20％～30％。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法，确切地说是无压成型的方法，将料坯单独成型，而后通过套料的方式将料坯与基材固定在一起；由于摒弃了基材与料坯同时进入模具压力成型的方式，料坯的成型尺寸不再受制于基材尺寸，而可以根据实际需要将余量缩减到最小，从而获得更大的规格范围。同时，坯料独立成型，而后无压套料成型工艺制作，能够大幅降低修型损耗，较传统工艺，大幅度减少原材料耗费；另一方面，后续放电修型工时也大幅降低。

附图说明

图1为现有技术中冷压成型方法的原理示意图；

图2为现有技术中冷压成型方法的料坯修型原理示意图；

图3为本发明实施例提供的金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法原理示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法，解决现有技术中冷压成型工艺方法原材料浪费大，尺寸受限，加工效率低的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参见图3，一种金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法，包括：

造粒，将包括：金属结合剂粉料、金刚石微粉以及添加剂的原料进行混合造粒操作，得到造粒粉料；

粉料干燥，将所述造粒粉料进行干燥；

坯料成型，将干燥好的造粒粉料填入模具，并将粉料压紧成料坯，而后使用扎针在料坯端部扎孔形成套接孔槽；

基材头部成型，将基材棒体头部的直径设置成自顶端到基材棒体逐渐增大的形态；

套料，将所述套接孔槽套接在所述基材棒体头部上；

成型干燥，将套料后的基材进行干燥。

下面将具体说明。

本实施例中，所述金属结合剂为预合金粉末，所述预合金粉末过-200目筛，含有银、铜、钛等成分；其中，按照质量分数，银含量占30％～50％，铜含量占40％～60％，钛含量占5％～15％，其他成分占比不超过10％。

金刚石过筛目数为100目至500目，具体可根据实际的产品设计需求情况而定；添加剂可选用碳化硅，碳化钛等耐磨材料。

所述预合金粉末、所述金刚石微粉以及所述添加剂按20:10:5的质量比混合。

本实施例中，原料粉末在混合时，使用聚乙烯醇和羟基甲丙基纤维素配置的水基粘结剂调制成膏状；其中，水基粘结剂的质量成分为聚乙烯醇10％～20％，羟基甲丙基纤维素5％～15％。水基粘结剂质量为干粉质量的20％～50％，优选水基粘结剂质量为干粉质量的20％～30％。

关于金属结合剂，金刚石粒度，以及最后混合调制的配比，本实施例不做具体限定。

值得说明的是，原料粉末与粘结剂混合成原粉，在原粉中加入酒精，每100g原粉加入30g～50g酒精，送入搅拌机1100rpm转速搅拌10min。

所述粉料干燥具体包括：原粉搅拌均匀后，倒出并摊开置于盘型容器中，放入鼓风干燥箱中干燥。预设温度100℃～150℃，干燥时间30min～60min。

所述坯料成型具体包括：将干燥好的造粒粉料填入模具，并将粉料压紧成料坯，而后使用扎针在料坯端部扎孔形成套接孔槽。

以刃部直径在2mm以下的针式砂轮棒为例，孔径Φ设计为成品砂轮棒刃部直径的200～300％；孔深L设计为成品砂轮棒刃部长度的150～250％。需要注意的是，对于成品刃部直径在1mm以下的砂轮棒，小孔模具孔径设计原则上不小于2mm，如果过小，会难以脱模。将干燥好的原粉填入小孔模具，模具下垫有底座使用模冲朝孔内轻压，将粉料填实，后在模冲上手工施加50N～100N的冲击力，将粉料压紧。粉料压紧成坯后，使用扎针在料坯端部扎孔形成套接孔槽，扎针设计直径为砂轮棒基材头部直径的110～120％，其目的是在料坯上预先扎出套接孔槽，方便后续料坯套在基材上；套接孔槽深度控制为成品砂轮棒刃长度的100％至150％。

基材头部设计：本实施例中，主要针对针式金刚石烧结砂轮棒，基材的头部设计与成品砂轮棒要求相关，按行业内的经验设计即可。值得说明的是，基材端部设计为子弹头型，或设置较陡的倒角，即将基材棒体头部的直径设置成自顶端到基材棒体逐渐增大的形态，目的是增加套料的平顺性，以及后续烧结过程中料坯焊接的稳固性。

本实施例还包括找平操作：将套料后的基材置于找平治具内，治具的底座面和压板面设置有平行度0.03mm的机械精度，压板可随旋转轴的转动上下移动，两侧导柱轴上刻有标尺；调整压板到接触料坯端部的位置后，将压板继续稳定而缓慢地下压1～2mm，由于料坯已预先扎孔处理，且基材头部设计为子弹头型，料坯会缓慢下移而不会碎裂，并且料坯端面的垂直度在可控范围内。

找平后，将套好料的基材从找平治具中取出，放置于干燥箱内干燥，温度设定为100℃，干燥时间视料坯大小定，直径2～4mm的料坯干燥1H即可。

经以上步骤后，可将套料砂轮棒送入烧结设备中烧结，具体烧结工艺不是本发明的重点，这里不详细赘述。值得说明的是，由于料坯未采用压力成型，较为疏松，烧结的温度曲线可适当延长其高温保温时间，一般延长20％至50％左右，可以使金属粉末固化和冶金结合效果达到使用要求。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法，将料坯单独成型，而后通过套料的方式将料坯与基材固定在一起；由于摒弃了基材与料坯同时进入模具压力成型的方式，料坯的成型尺寸不再受制于基材尺寸，而可以根据实际需要将余量缩减到最小，从而获得更大的规格范围。同时，坯料独立成型，而后无压套料成型工艺制作，能够大幅降低修型损耗，较传统工艺，大幅度减少原材料耗费；另一方面，后续放电修型工时也大幅降低。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法，其特征在于，包括：

造粒，将包括：金属结合剂粉料、金刚石微粉以及添加剂的原料进行混合造粒操作，得到造粒粉料；

粉料干燥，将所述造粒粉料进行干燥；

坯料成型，将干燥好的造粒粉料填入模具，并将粉料压紧成料坯，而后使用扎针在料坯端部扎孔形成套接孔槽；

基材头部成型，将基材棒体头部的直径设置成自顶端到基材棒体逐渐增大的形态；

套料，将所述套接孔槽套接在所述基材棒体头部上；

成型干燥，将套料后的基材进行干燥；

所述金属结合剂为预合金粉末，所述预合金粉末过200目筛；

所述预合金粉末包括如下质量分数的组分：30％～50％的银，40％～60％的铜，5％～15％的钛，其他成分占比不超过10％，所述添加剂包括：碳化硅、氧化硅、碳化钛或氧化铝；

所述套接孔槽的直径为砂轮棒基材头部直径的110％～120％，所述套接孔槽的深度为成品砂轮棒刃长度的100％～150％。

2.如权利要求1所述的金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法，其特征在于：所述金刚石微粉的过筛目数为100目～500目。

3.如权利要求1所述的金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法，其特征在于：所述金属结合剂粉料、所述金刚石微粉以及所述添加剂组分按质量比20:10:5的比例混合。

4.如权利要求1所述的金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法，其特征在于，所述将所述造粒粉料进行干燥包括：

将所述造粒粉料搅拌均匀后，倒出并摊开置于盘型容器中，放入鼓风干燥箱中干燥；

其中，干燥温度100℃～150℃，干燥时间30min～60min。

5.如权利要求1所述的金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法，其特征在于，所述原料还包括：水基粘结剂。

6.如权利要求5所述的金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法，其特征在于，所述水基粘结剂包括：聚乙烯醇和羟基甲丙基纤维素；

其中，按照质量分数，所述聚乙烯醇占比10％～20％，所述羟基甲丙基纤维素占比5％～15％，其它为水基溶剂。

7.如权利要求6所述的金刚石烧结砂轮棒的成型工艺方法，其特征在于，所述水基粘结剂质量为造粒粉料质量的20％～30％。

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