CN107262821B - 金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
一种金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片及其制作工艺，本发明采用粉末冶金制造技术直接形成锯片；锯片的直径10～800mm、厚度0.2～2.5mm，由胎体工作层和安装孔组成，胎体工作层选用金属粉末和金刚石为原料；采用放射状定位分布结构，按照设计的金刚石颗粒间距尺寸，将其埋植在胎体预定位置；装料过程中采用超声波或其他高频率振动平台振动布粉，保证胎体厚度均匀一致，再经热压烧结工艺制成。本发明制成的金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片，金刚石布置合理，使用时效率高、寿命长、锯缝窄、能耗低，利于节省资源和能源。
Description
技术领域
本发明主要属于机械加工领域，利用粉末冶金技术，采用超声波或其他高频率振动方式，植入定位分布结构金刚石，尤其涉及金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片。
背景技术
常规金刚石锯片的制作中，锯片厚度较大且用料多，金刚石在锯片上随机分布，导致金刚石不能完全发挥功效，常规金刚石锯片在使用过程中切割缝的尺寸较大，容易造成被切割材料浪费，同时在工作过程中的切割阻力也较大、耗能高、效率低且精度差，从而限制了金刚石锯片正常使用，也限制了金刚石锯片的适用范围，也阻碍了切割加工技术的进一步发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片及其制作工艺。
金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片由胎体工作层和安装孔组成，安装孔在锯片的中心，锯片直径为10～800mm、厚度0.2～2.5mm，胎体工作层选用金属粉末和金刚石为原料；金刚石采用放射状定位分布结构，金刚石呈放射状定位分布结构，是以锯片中心点为圆心在工作层作出若干条切削线，过中心点沿径向作若干条放射线，金刚石颗粒布置在切削线和放射线的交点上。切削线和放射线的数量由锯片大小及工作层金刚石浓度决定，一般为2～20条/mm2。
金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片制作工艺，包括以下步骤：
第一步：模具准备
根据锯片尺寸，选用合金钢设计和加工冷压模具，其中钢压头是保证金刚石呈放射状定位分布结构，利用激光雕刻法或电火花法加工；选用体积密度大于 1.85g/cm3，抗压强度大于45MPa的高强度高纯度高密度的石墨设计和加工烧结模具；
第二步：胎体粉末混合
称取质量合格的所需金属粉末，加入体积分数为30％至80％的润湿剂混合均匀，得到混合均匀的胎体金属粉末混合料；
第三步：振动布粉装模
称取混合均匀的胎体金属粉末混合料，装入放置在超声波或其他高频率振动平台上的冷压模具内，开动超声波或其他高频率振动平台振动0.5～10分钟，振动频率为800Hz至100000Hz，组装好钢压头后，移至压力机上加压成型得到超薄片压坯；
第四步：金刚石定位分布
使用钢压头冷压成型得到的超薄片压坯，压胚留有满足金刚石呈放射状定位分布结构的放置坑，将压坯从钢模取出，采用涂抹粘贴法将金刚石颗粒置于坑内，制得含金刚石颗粒的超薄锯片压坯；
第五步：粉末冶金热压法制造
将植入金刚石颗粒的超薄锯片压坯，组装于石墨模具中，置于锯片烧结炉中，先通过加温加压，温度逐步提升至900℃至980℃，压力逐步加至25KN至40KN，然后降温至700℃至790℃，降压至15KN至25KN，进行保温保压2分钟至8分钟，完成热压制作流程；
第六步：冷却脱模
将完成烧结过程和冷却后的装有烧结锯片的石墨模具从烧结炉内取出，并脱模得到金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片毛坯；
第七步：修磨开刃
将金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片毛坯，平置于磨床上加工磨平锯片两个平面；然后将其单片或多片安装在锯片开刃机上，进行端面开刃；
第八步：装饰包装
将表面磨平和端面开刃后的金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片，进行外观处理，入库待用。
步骤二所述的胎体金属粉末中含钴粉、镍粉、铁粉、钛粉、铬粉、铜粉和锡粉；其中：钴粉、镍粉、铁粉、钛粉和铬粉各占总质量的2％～80％；铜粉和锡粉各占总质量的3％～60％；所用粉末粒径为0.075mm以下。
步骤三中所述的振动布粉装模，布粉装模时将合金钢磨具放置在超声波或其他高频率振动平台上振动1～8分钟，振动频率为20000Hz至80000Hz，振动平台采用超声波或其他高频率振动源产生激振力。
步骤四中所述的金刚石定位分布，使用的金刚石体积浓度为2％～60％，粒径为0.04～1.0mm；金刚石颗粒按放射状定位分布结构植于胎体中的预定位置，预定位置是利用激光雕刻法或电火花法加工冷压成型的钢压头，用钢压头表面的凹凸坑位置来确定预定位置，冷压成型压坯的凹坑即为金刚石颗粒植入处，采用涂抹粘贴法将金刚石颗粒置于坑内。
本发明金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片的主要特点在于：使用超声波或其他高频率振动布粉手段利于粉料的均匀化；金刚石植入位置摈弃常规的随机分布形式，而执行放射状定位结构，充分发挥了金刚石的功效；利用粉末冶金热压法在本发明所述的温度和压力工艺下制作超薄锯片，能达到超薄锯片的性能指标；锯片采用无合金钢基体的全工作层延长了使用寿命；锯片厚度在0.2～ 2.5mm，远小于常规锯片厚度，提高了锯切效率。
附图说明
图1为本发明金刚石分布结构示意图。
具体实施方式
实施例1
金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片，锯片直径Φ30mm，厚度0.3mm，安装孔Φ10mm，胎体金属粉末配方质量比例：钴粉-55％、镍粉-10％、铁粉-5％、钛粉-2％、铬粉-3％、铜粉-20％、锡粉-5％，粉末粒度均为325目(45微米)以细；金刚石体积浓度为2％，粒度为80/100目(150-178微米)。
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胎体金属粉末混料，体积分数为50％的润湿剂和金刚石颗粒。
③混合好的胎体金属粉末装入合金钢模具内，放置在超声波振动平台上振动 1分钟，振动频率为30000Hz。
④将振动均匀后的合金钢模具移至压力机上加压，取出压坯，涂抹粘贴金刚石颗粒于相应呈放射状定位分布结构的坑内，然后将压坯组装入石墨模具中，金刚石放射状定位分布如图1所示。
⑤将装好锯片冷压坯的石墨模具放入中频炉内加热加压烧结，温度加热至 980℃，加压至30KN，然后进行保温保压工作，保温温度为790℃，保压压力为 25KN，保温时间为3分钟，达到保温要求，随炉冷去后取出脱模。
⑥将烧结完成的锯片毛坯平放在磨床上修整抛磨两平面。
⑦将修整抛磨完两平面的锯片毛坯利用开刃机进行端面开刃。
⑧开刃完成后的锯片清洁处理并喷漆包装待用。
实施例2
金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片，锯片直径Φ300mm，厚度1.2mm，安装孔Φ20mm，胎体金属粉末配方质量比例：钴粉-65％、镍粉-5％、铁粉-5％、钛粉-2％、铬粉-3％、铜粉-15％、锡粉-5％，粉末粒度均为325目(45微米)以细；金刚石体积浓度为5％，粒度为40/80目(180-380微米)。
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胎体金属粉末混料、体积分数为50％的润湿剂和金刚石颗粒。
③混合好的胎体金属粉末装入合金钢模具内，放置在超声波振动平台上振动 2分钟，振动频率为30000Hz。
④将振动均匀后的合金钢模具移至压力机上加压，取出压坯，涂抹粘贴金刚石颗粒于相应呈放射状定位分布结构的坑内，然后将压坯组装在石墨模具中。
⑤将装好锯片冷压坯的石墨模具放入中频炉内加热加压烧结，温度加热至 980℃，加压至35KN，然后进行保温保压工作，保温温度为790℃，保压压力为 25KN，保温时间为4分钟，达到保温要求，随炉冷去后取出脱模。
⑥将烧结完成的锯片毛坯平放在磨床上修整抛磨两平面。
⑦将修整抛磨完两平面的锯片毛坯利用开刃机进行端面开刃。
⑧开刃完成后的锯片清洁处理并喷漆包装待用。
Claims (4)
1.一种金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片的制作工艺，工作层超薄锯片由胎体工作层和安装孔组成，安装孔在锯片的中心，金刚石采用放射状定位分布，即以锯片中心点为圆心在工作层作出若干条切削线，过中心点沿径向作若干条放射线，金刚石颗粒布置在切削线和放射线的交点上，其特征在于包括以下过程：
第一步：模具准备
根据锯片尺寸，选用合金钢设计和加工冷压模具，其中钢压头是保证金刚石呈放射状定位分布结构，利用激光雕刻法或电火花法加工；选用体积密度大于1.85g/cm³，抗压强度大于45MPa的高强度高纯度高密度的石墨设计和加工烧结模具；
第二步：胎体粉末混合
称取质量合格的所需金属粉末，加入体积分数为30%至80%的润湿剂并混合均匀，得到混合均匀的胎体金属粉末混合料；
第三步：振动布粉装模
称取混合均匀的胎体金属粉末混合料，装入放置在超声波或其他高频率振动平台上的冷压模具内，开动超声波或其他高频率振动平台振动0.5～10分钟，振动频率为800Hz至100000Hz，组装好钢压头后，移至压力机上加压成型得到超薄片压坯；
第四步：金刚石定位分布
使用钢压头冷压成型得到的超薄片压坯，压胚留有满足金刚石呈放射状定位分布结构的凹坑，将压坯从钢模取出，采用涂抹粘贴法将金刚石颗粒置于凹坑内，制得含金刚石颗粒的超薄锯片压坯；
第五步：粉末冶金热压法制造
将植入金刚石颗粒的超薄锯片压坯，组装于石墨模具中，置于锯片烧结炉中，先通过加温加压，温度逐步提升至900℃至980℃，压力逐步加至25KN至40KN，然后降温至700℃至790℃，降压至15KN至25KN，进行保温保压2分钟至8分钟，完成热压制作流程；
第六步：冷却脱模
将完成烧结过程和冷却后的装有烧结锯片的石墨模具从烧结炉内取出，并脱模得到金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片毛坯；
第七步：修磨开刃
将金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片毛坯，平置于磨床上加工磨平锯片两个平面；然后将其单片或多片安装在锯片开刃机上，进行端面开刃；
第八步：装饰包装
将表面磨平和端面开刃后的金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片，进行外观处理，入库待用。
2.根据权利要求1所述的金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片的制作工艺，其特征在于：步骤二所述的胎体金属粉末中含钴粉、镍粉、铁粉、钛粉、铬粉、铜粉和锡粉；其中：钴粉、镍粉、铁粉、钛粉和铬粉各占总质量的2%～80%；铜粉和锡粉各占总质量的3%～60%；所用粉末粒径为0.075mm以下。
3.根据权利要求1所述的金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片的制作工艺，其特征在于：步骤三中所述的振动布粉装模，布粉装模时将合金钢磨具放置在超声波或其他高频率振动平台上振动1～8分钟，振动频率为20000Hz至80000Hz，振动平台采用超声波或其他高频率振动源产生激振力。
4.根据权利要求1所述的金刚石放射状定位分布全工作层超薄锯片的制作工艺，其特征在于：步骤四中所述的金刚石定位分布，使用的金刚石体积浓度为2%～60%，粒径为0.04～1.0mm；金刚石颗粒按放射状定位分布结构植于胎体中的预定位置，预定位置是利用激光雕刻法或电火花法加工冷压成型的钢压头，用钢压头表面的凹凸坑位置来确定预定位置，冷压成型压坯的凹坑即为金刚石颗粒植入处，采用涂抹粘贴法将金刚石颗粒置于凹坑内。
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