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      制造金剛石圓鋸片刀頭的新方法

      更新時間:2016-03-01 17:30:00 點擊次數4323次


        目前,金剛石圓鋸片刀頭的制造在國外普通采用粉末冶金法壓制成型工藝。該工藝有幾方面不利因素:1)該工藝制造的刀頭所用的金剛石要求有較高的品級;2)粉末冶金法壓制刀頭對胎體配方的設計和工藝要求較嚴格,否則金剛石脫落現象將非常普遍,從而造成浪費;3)粉末冶金法生產過程會使金剛石產生熱損傷影響金剛石原有的性能,并進一步影響鋸片的切削性能。
        近年來,研究工作者針對某些硬度較高的難加工石材,采用各種手段對制造刀頭進行了大量研究,刀頭的切削性能有所改善。但刀頭中金剛石利用率低的問題仍未得到很好的解決,而且制造成本很高。本文提出了電鍍與粉末冶金結合制造金剛石圓鋸片刀頭的新方法,并針對有關技術問題進行了初步研究和探討。
        制造方法
        1)采用電鍍方法制取金剛石復合片
        選用1mm厚銅板作為基體,經過除油、清洗后用夾具夾持牢固。夾具將銅板分割為眾多的24mm×12mm小塊,每個小塊表面經復合電沉積金剛石后揭下即成一復合片。
        將銅板作為陰極,通電沉積Ni或Ni-Co金屬后,在平放的銅板上均勻撒上一層金剛石(稱之為上砂),以小電流密度沉積一定時間后下砂,隨后加大電流密度進行加厚鍍,在金剛石大部分或全部被沉積金屬埋入時,取出夾具,用水清洗干凈,從銅板基體上揭下沉積好的復合片,烘干后備用。
        2)粉末冶金法粘結金剛石復合片
        選用幾種金屬粉末,低熔點銅粉為主,廉價金屬粉為輔。加工石材材質不同,要選擇不同的金屬粉及配比。
        3)裝模方式的選擇
        模具尺寸為24mm×12mm×9mm。使用金剛石復合片取代原來的磨料層,每片復合片尺寸為24mm×12mm,其厚度主要取決于電鍍工藝過程中的加厚沉積時間及電流密度,與復合片中使用的金剛石磨粒的直徑值相近。組裝層數可根據加工石材材質進行調整。加工石材晶粒越大,層數越小。
        4)燒結工藝的選擇
        由于主要采用低熔點金屬粉作為粘結劑,因此可采用較低的燒結溫度,相比于普通的粉末冶金燒結法,能夠降低金剛石的熱損傷程度。也可采用冷壓成型,真空燒結工藝。
        新方法的主要特點
        1)降低金剛石熱損傷
        電鍍工藝制造金剛石復合片不存在對金剛石的熱損傷,在使用金屬粉末熱壓連接時,可采用相對較低的熱壓溫度,從而可一定程度地降低對金剛石的熱損傷。
        2)降低了刀頭的燒結難度
        對于本工藝制造的金剛石鋸片刀頭,磨料把持力問題由電鍍工藝決定,易于得到良好的把持力。金剛石氧化問題可以不考慮,而且燒結溫度較低,因此降低了燒結難度。
        3)制造的刀頭鋒利度好
        電鍍金剛石制品鋒利度好,可提高加工效率。
        4)可采用高濃度
        電鍍金剛石制品可采用很高的磨料濃度,這是粉末冶金法所無法達到的。
        5)制造成本較低
        電鍍金剛石復合片的制備可選用Ⅱ、Ⅲ型低品級金剛石,可大大降低金剛石圓鋸片刀頭制造成本。
        討論
        1)電鍍金剛石復合片的質量問題
        由于使用了電鍍復合片取代金剛石磨料層,所以復合片上的金剛石就成為鋸切加工的主體。復合片的質量是本工藝制造刀頭的基礎,對于最終的刀頭質量具有關鍵作用。復合片質量取決于電鍍時選用的金剛石質量以及電鍍過程的工藝控制。
        要求電鍍過程能沉積出細密的胎體材料,并對固化在其中的金剛石有良好的把持力。這取決于沉積合金的選擇、電鍍工藝參數的選擇、上砂工藝等,其中上砂工藝決定了復合片的金剛石濃度。電鍍制品允許采用較高的磨料濃度,這是其一大優勢。本工藝通過鋸切試驗確定了含有不同粒度、品級金剛石的復合片中的金剛石濃度。
        2)復合片與金屬結合劑的粘結問題 復合片與金屬結合劑之間的粘結是通過金屬粉末的燒結來連接的,所以金屬粉末層與復合片磨料層之間的結合力是非常重要的,決定了本工藝方法的可行性,并對鋸切加工性能有重要的影響。研究表明,如果電鍍復合片時金剛石埋入深度較深,則金屬與復合片之間的連接轉化為電鍍胎體金屬材料與粉末冶金金屬材料之間的連接,兩者之間的結合力良好,可以承擔鋸切時的載荷。
        結語
        綜上所述,采用本工藝制造的刀頭具有成本低,加工效率高的優勢,其生產應用將產生良好的經濟效益。因此電鍍與粉末冶金結合法制造金剛石圓鋸片刀頭具有一定的推廣應用價值。

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