用于切割金属的金刚石-立方氮化硼锯片及其制作方法技术

本发明专利技术属于机械加工领域，锯片含金属基体、胎体、普通磨料和超硬磨料，金属基体为合金钢或碳素钢，且表面均布φ８～φ１０ｍｍ的散热孔；胎体含氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆、二硅化钼，普通磨料含棕刚玉、碳化硅、绿碳化硅、立方碳化硅、碳化硼；超硬磨料含金刚石、立方氮化硼；制作工艺为：胎体粉末混料－工作层料的配混工艺－焊接层料的配混工艺－冷压成型－热压烧结成型－磨弧－焊接－修整和开刃。本发明专利技术不会对人体和环境造成危害，利于提高切割加工效率，降低生产成本；适于小直径金属圆棒、金属圆管、金属板、金属丝等材料的切割，其切割加工效率高，加工质量好，使用寿命长。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械加工领域，尤其涉及一种用于切割金属的金刚石/立方氮化硼锯片及其制作工艺。
技术介绍
传统的切割加工方法是用树脂砂轮进行，如对小直径金属圆棒、金属圆管、金属板、金属丝等材料均利用该方法进行。由于树脂是一种有机材料，在使用时会分解产生有害成分，对人体造成危害，给环境带来污染，因此限制使用树脂砂轮进行金属切割加工。阻障了切割加工金属材料的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种金刚石/立方氮化硼锯片以替代树脂砂轮使用，它不仅不会对人体和环境造成危害，还有利于提高切割加工效率、改善加工质量、降低生产成本；尤其适于小直径金属圆棒、金属圆管、金属板、金属丝等材料的切割，其切割加工效率高，加工质量好，使用寿命长。本专利技术的技术方案是用于切割金属的金刚石/立方氮化硼锯片含金属基体、胎体、普通磨料和超硬磨料。其中，①金属基体为合金钢或碳素钢，且表面均布8～10mm的散热孔；②胎体含钴粉、镍粉、铁粉、铜粉、锰粉、锡粉、铬粉、氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆、二硅化钼，其中，钴粉、镍粉、铁粉、锰粉、铬粉占20％～60％，铜粉、锡粉占20％～40％，氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆、二硅化钼占20％～40％，颗粒度为200目以细；③普通磨料含棕刚玉、白刚玉、黑刚玉、铬刚玉、锆刚玉、碳化硅、绿碳化硅、立方碳化硅、碳化硼，体积浓度在10％～60％之间，颗粒度为200目以细；④超硬磨料含金刚石、立方氮化硼，体积浓度在10％～70％之间，颗粒度为40/45～200/230目之间。它的制作工艺为胎体粉末混料—工作层料的配混工艺—焊接层料的配混工艺—冷压成型—热压烧结成型—磨弧—焊接—修整和开刃。本专利技术不仅不会对人体和环境造成危害，还有利于提高切割金属的加工效率、改善加工质量、降低生产成本；尤其适于小直径金属圆棒、金属圆管、金属板、金属丝等材料的切割，其切割加工效率高，加工质量好，使用寿命长。具体实施例方式下面详细描述本专利技术的技术方案和具体实施方式。一种用于切割金属的金刚石—立方氮化硼锯片含金属基体、胎体、普通磨料和超硬磨料。金属基体为合金钢或碳素钢，表面为多孔状以便于散热；胎体含钴粉、镍粉、铁粉、铜粉、锰粉、锡粉、铬粉、氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆、二硅化钼，其中，钴粉、镍粉、铁粉、锰粉、铬粉占20％～60％，在本专利技术中采用40％，铜粉、锡粉占20％～40％，在本专利技术中采用30％，氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆、二硅化钼占20％～40％，在本专利技术中采用30％，颗粒度为200目以细；普通磨料含棕刚玉、白刚玉、黑刚玉、铬刚玉、锆刚玉、碳化硅、绿碳化硅、立方碳化硅、碳化硼，体积浓度在10％～60％之间，颗粒度为200目以细；超硬磨料含金刚石、立方氮化硼，体积浓度在10％～70％之间，颗粒度为40/45～200/230目之间。本专利技术的制作工艺如下①确定胎体成分和普通磨料、超硬磨料配方胎体成分和普通磨料、超硬磨料配方主要是根据产品的加工对象和要求来确定，胎体粉料中用到的主要成分为钴粉、镍粉、铁粉、铜粉、锰粉、锡粉、铬粉、氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆、二硅化钼等，其中，钴粉、镍粉、铁粉、锰粉、铬粉等占20％～60％，铜粉、锡粉等占20％～40％，氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆、二硅化钼等占20％～40％，要求上述粉末的颗粒度为200目以细。普通磨料含棕刚玉、白刚玉、黑刚玉、铬刚玉、锆刚玉、碳化硅、绿碳化硅、立方碳化硅、碳化硼等所用的体积浓度在10％～60％之间，颗粒度为200目以细。所用金刚石、立方氮化硼等超硬磨料的体积浓度在10％～70％之间，颗粒度为40/45～200/230目之间。②胎体粉末混料根据配方计算出胎体粉料中每种成分的用量，用药物天平或台称准确称量，放入各自的盛器皿中，复核确认无误后，倒在一起进行混和，再将称量好的混料装入混料设备中进行机械混合，混料设备为球磨混料机，混好后的胎体粉料立即装入干燥器皿密封保存。球磨混料工艺为第一步将准确称量的胎体粉末先用手工在盛器皿中搅拌；第二步根据混料总量，依据料和球的总体积为球罐容积的50％～70％选择合适的球磨机； 第三步根据料重，称取硬质合金球，按球料比(1～1.5)∶1称取，为使料混得均匀，一般球径最好大中小搭配。混料球最好是硬质合金或瓷质的，要求球的耐磨性要好，不能影响和改变结合的配方成分；第四步按工艺要求，选择好混料机的转速，确定好时间，开机混料。一般转速选择为30～100RPM，混料时间3～6h；第五步停机，将料和球用粗筛分开，将料准确称量，估算损耗并复核是否与第一步的量吻合。③工作层料的配混工艺本专利技术中的金属切割圆锯片，在制造节块时，分成工作层和焊接层两部分，工作层是胎体粉末中含有普通磨料和超硬磨料(金刚石、立方氮化硼)的部分，焊接层则用作与基体焊接的部分，为不含普通磨料和超硬磨料的纯胎体粉末成分。按配方要求称取普通磨料、超硬磨料和胎体粉末，按胎体粉末总量的1％～2％称取润湿剂，润湿剂可用甘油、石腊、机油、酒精或它们的混合物，其作用是使普通磨料、超硬磨料和胎体粉末之间混合均匀，不因两者之间的密度不同产生偏析和浮选。混制步骤为第一步将称量好的胎体粉末倒入料筒，扒平后用钢勺在料中间压出一凹坑；第二步把普通磨料、超硬磨料倒入凹坑中，再把润湿剂倒在普通磨料、超硬磨料中，使普通磨料、超硬磨料全部湿润；第三步用钢勺将料反复搅拌，倒出过筛，再倒回料筒中；第四步放入长度为200mm钢链3～4根，盖好料筒盖，开机混料。一般混料时间为30～60分钟，混料机的转速40～100RPM。第五步停机检测，目测粉料有无色斑、结团、磨料是否均匀等。④焊接层料的配混工艺焊接层(也可称过渡层、非工作层等)料在使用前也需要进行机混，其润湿剂的加入量比工作层的少，混合时间为20～30分钟。混料时，按生产工艺单要求准确称取胎体粉末，放入料筒中，扒平后用钢勺在料中间压出一凹坑，将润湿剂倒凹坑中，在用钢勺将料搅拌，放入长度为200mm钢链3～4根，盖好料筒盖，开机混料。⑤冷压成型冷压成型即预压，它是用压力机压制出节块主坯，供热压烧结时用。其工艺步骤为先按节块计算的工作层料和焊接层料，称量工作层料和焊接层料。然后按下列程序操作模具检查—在和成型料接触的面上涂脱模剂—模具装配—投焊接层料—刮平—用压头轻压—投工作层料—装压头—送入压力机压制—保压—卸压—卸模。将卸出的节块毛坯整齐排列在料盘内待用。采用的冷压成型压力为100～200MPa。冷压时既要保证节块毛坯有一定强度，又要时节块毛坯高度方向尺寸比成品尺寸大40％～50％。⑥热压烧结成型热压烧结成型设备选用国内制造节块圆锯片的自动成型压机，其工艺步骤为石墨模具检查—在模壁上涂脱模剂—冷压毛坯与模板组装—套上模框—垫上绝热隔板—拧紧固紧螺钉—送入热压机预压—通电加热—保温保压—卸压—冷却—卸模。采用的热压压力为20～30MPa。当模具尚未通电加热时，先置于初始压力下，初始压力为热压压力的1/3左右。当模具保温保压完毕开始降温时，其压力也下调至热压压力的1/3左右。⑦磨弧为提高节块在锯片基体上的焊接牢度，对节块的焊接面要进行磨弧处理，其作用为一是使节块的焊接面的弧度与基体焊接面的弧度一致；二是去除节块本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于切割金属的金刚石／立方氮化硼锯片含金属基体、胎体、普通磨料和超硬磨料。其特征在于：①金属基体为合金钢或碳素钢，且表面均布φ８～φ１０ｍｍ的散热孔；②胎体含钴粉、镍粉、铁粉、铜粉、锰粉、锡粉、铬粉、氧化铝、氧化锆、石英、碳 化钨、二硼化锆、二硅化钼，其中，钴粉、镍粉、铁粉、锰粉、铬粉占２０％～６０％，铜粉、锡粉占２０％～４０％，氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆、二硅化钼占２０％～４０％，颗粒度为２００目以细；③普通磨料含棕刚玉、白刚玉、黑刚玉、铬 刚玉、锆刚玉、碳化硅、绿碳化硅、立方碳化硅、碳化硼，体积浓度在１０％～６０％之间，颗粒度为２００目以细；④超硬磨料含金刚石、立方氮化硼，体积浓度在１０％～７０％之间，颗粒度为４０／４５～２００／２３０目之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张绍和，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]