一种提高金刚石锯片刀头性能的方法
【专利摘要】一种提高金刚石锯片刀头性能的方法，其主要是对烧结好的金刚石锯片刀头进行测量，计算出电阻值，根据电阻值计算出高压脉冲放电电压，将金刚石锯片刀头通过刀头放电夹具装夹到高压脉冲放电装置上进行缓慢充电，充电时间约2min，再进行高压脉冲放电15微秒，然后进行空冷；对处理后的锯片刀头进行检测，将检测合格的锯片刀头通过激光焊接的方式焊接到锯片母材上。本发明工艺简单可控性强、节能环保、成本低，经高压脉冲放电处理后的锯片刀头机械性能及使用寿命提高2倍以上。
【专利说明】一种提高金刚石锯片刀头性能的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械加工领域，特别涉及一种金刚石锯片刀头的加工方法。
【背景技术】
[0002]金刚石刀头以工业金刚石颗粒和金属粉末为原材料经热压烧结而成，因金刚石颗粒和金属胎体之间有很高的界面能，金刚石颗粒只是机械地镶嵌在金属胎体中，很容易脱落，这样就会导致金刚石工具加工性能降低、使用寿命缩短。如何提高和改善金刚石刀头的性能已经成为工程实践中一个亟待解决的关键问题。
[0003]针对如何提高金刚石锯片寿命的问题，国内外开展了多方面的研究工作，但主要在对锯片刀头化学成分配比、烧结工艺等方面展开了研究，由于这些方法均采用相似的合金粉末及烧结工艺，其价格、冲击韧性、耐磨性等指标难以达到兼顾，无法满足金刚石锯片复杂工况的特殊要求，不具备良好的适应性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低、节能环保、可控性强的提高金刚石锯片刀头性能的加工方法。本发明主要是利用高压脉冲放电技术对金刚石锯片刀头进行处理，从而提高金刚石锯片刀头的性能。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006](I)依据金刚石锯片刀头的使用要求配制合金粉末，采用三维混粉器混合2小时，混合均匀；所述合金粉末各成分的质量百分比为:20% -35% Co、20% -30% N1、12% -21%Cu,4% -7% Sn,3% -5% Mn,0.7% -1.2% Cr 及 15% -25% 的镀钛金刚石颗粒；所述 Co、N1、Cu、Sn、Mn、Cr等金属粉末的粒度为153?200目，镀钛金刚石颗粒的粒度为40?50目；
[0007](2)根据所需锯片刀头的密度和石墨模具腔体的体积计算每个腔体需要装填粉末的质量，金刚石锯片刀头的平均密度约5-8g/cm3，即，将混合后的金属粉末装填到每个石墨模具的腔体中，采用小型液压压机进行压实；
[0008](3)对步骤(2)压实的金刚石锯片刀头进行热压烧结，热压烧结的工艺参数为:压力 2O-3OMPadjlLg 850_880°C、时间 7_l2min ；
[0009](4)根据金刚石锯片刀头的外形尺寸及电阻率算出金刚石锯片刀头的电阻值，即R= pL/S，根据电阻值计算出脉冲放电所需的电压值，即U = 3000R ;将步骤⑶的金刚石锯片刀头通过刀头放电夹具装夹到高压脉冲放电装置上，对高压脉冲放电装置进行缓慢充电，充电时间约2min，然后进行高压脉冲放电，放电时间为15us ；
[0010](5)对高压脉冲放电处理后的金刚石锯片刀头进行空冷；
[0011](6)最后对锯片刀头进行宏观检测，检查是否存在裂纹及局部熔化等缺陷，将检测合格的锯片刀头通过激光焊接的方式焊接到锯片母材上。
[0012]所述刀头放电夹具是由一对通过3个紧固螺栓固定在一起上下两片形状相同的T字形铜电极压板构成，使用时，松开紧固螺栓，将金刚石锯片刀头两边分别夹在两片T字形铜电极压板中间，再拧紧紧固螺栓，一头T字形铜电极压板接放电装置正极，另一头T字形铜电极压板接放电装置负极。
[0013]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0014]1、工艺简单、节能环保且可控性强。
[0015]2、由于本发明是在锯片成形后进行处理，所以可以应用于不同种类及不同尺寸的各种锯片。
[0016]3、不仅解决了金刚石锯片成型后无法强化处理的问题，更有效的增强了锯片胎体的强度及其对金刚石颗粒的把持力，使金刚石锯片的使用寿命提高2倍以上。
[0017]4、有利于使用者降低成本、降低资源和能量消耗、减少对环境的污染，是生产企业提高核心竞争力的有效技术途径。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1本发明刀头放电夹具示意简图。
【具体实施方式】
[0019]实施例1:
[0020]依据金刚石锯片刀头的使用要求配制合金粉末，合金粉末各成分的质量百分比为:35% Co，22% Ni，17% Cu, 7% Sn, 3.3%Mn,0.7% Cr, 15%镀钛金刚石颗粒；合金粉末中Co、N1、Cu、Sn、Mn、Cr等金属粉末的粒度为153?200目，镀钛金刚石颗粒的粒度为40?50目；采用三维混粉器将配制好的合金粉末混合2小时，混合均匀；根据锯片刀头的密度和石墨模具腔体的体积计算每个腔体需要装填粉末的质量为30g，将混合后的金属粉末装填到每个石墨模具的腔体中，采用小型液压压机压实进行热压烧结，热压烧结的工艺参数为20MPa、870°C、7.5min，根据金刚石锯片刀头的外形尺寸及电阻率算出金刚石锯片刀头的电阻值为0.6 Ω，计算出合适的脉冲放电电压为1800V ;将金刚石锯片刀头通过刀头放电夹具装夹到高压脉冲放电装置上，对高压脉冲放电装置进行缓慢充电，充电时间2min，然后进行高压脉冲放电强化处理，放电时间极短，为15 μ s ;对放电处理后的金刚石锯片刀头进行空冷；对高压脉冲放电处理后的锯片刀头进行宏观检测，检查是否存在裂纹及局部熔化等缺陷；将检测合格的锯片刀头通过激光焊接的方式焊接到锯片母材上，成为强化后的金刚石锯片产品。
[0021]如图1所示,所述刀头放电夹具是由一对通过3个紧固螺栓I固定在一起上下两片形状相同的T字形铜电极压板2构成，使用时，松开紧固螺栓，将金刚石锯片刀头3两边分别加在两片T字形铜电极压板中间，再拧紧紧固螺栓，一头T字形铜电极压板接放电装置正极，另一头T字形铜电极压板接放电装置负极。
[0022]实施例2:
[0023]依据金刚石锯片刀头的使用要求配制合金粉末，合金粉末各成分的质量百分比为:31% Co,27%Ni, 12% Cu,6% Sn,4.8%Mn,l.2% Cr, 18%镀钛金刚石颗粒；合金粉末中Co、N1、Cu、Sn、Mn、Cr等金属粉末的粒度为153?200目，镀钛金刚石颗粒的粒度为40?50目；采用三维混粉器将配制好的合金粉末混合2小时，混合均匀；根据锯片刀头的密度和石墨模具腔体的体积计算每个腔体需要装填粉末的质量为34g，将混合后的金属粉末装填到每个石墨模具的腔体中，采用小型液压压机压实进行热压烧结，热压烧结的工艺参数为22MPa、850°C、10min，根据金刚石锯片刀头的外形尺寸及电阻率算出金刚石锯片刀头的电阻值为0.7 Ω，计算出合适的脉冲放电电压为2100V ;将金刚石锯片刀头装夹到高压脉冲放电装置上，对高压脉冲放电装置进行缓慢充电，充电时间2min，然后进行高压脉冲放电强化处理，放电时间极短，为15 μ s ;对放电处理后的金刚石锯片刀头进行空冷；对高压脉冲放电处理后的锯片刀头进行宏观检测，检查是否存在裂纹及局部熔化等缺陷；将检测合格的锯片刀头通过激光焊接的方式焊接到锯片母材上，成为强化后的金刚石锯片产品。
[0024]实施例3:
[0025]依据金刚石锯片刀头的使用要求配制合金粉末，合金粉末各成分的质量百分比为:27% Co, 30% Ni,13% Cu, 4% Sn,5%Mn,l% Cr，20%镀钛金刚石颗粒；合金粉末中 Co、N1、Cu、Sn、Mn、Cr等金属粉末的粒度为153?200目，镀钛金刚石颗粒的粒度为40?50目；采用三维混粉器将配制好的合金粉末混合2小时，混合均匀；根据锯片刀头的密度和石墨模具腔体的体积计算每个腔体需要装填粉末的质量为39g，将混合后的金属粉末装填到每个石墨模具的腔体中，采用小型液压压机压实进行热压烧结，热压烧结的工艺参数为25MPa、860°C、9min，根据金刚石锯片刀头的外形尺寸及电阻率算出金刚石锯片刀头的电阻值为0.8Ω，计算出合适的脉冲放电电压为2400V ;将金刚石锯片刀头装夹到高压脉冲放电装置上，对高压脉冲放电装置进行缓慢充电，充电时间2min，然后进行高压脉冲放电强化处理，放电时间极短，为15μ s ;对放电处理后的金刚石锯片刀头进行空冷；对高压脉冲放电处理后的锯片刀头进行宏观检测，检查是否存在裂纹及局部熔化等缺陷；将检测合格的锯片刀头通过激光焊接的方式焊接到锯片母材上，成为强化后的金刚石锯片产品。
[0026]实施例4:
[0027]依据金刚石锯片刀头的使用要求配制合金粉末，合金粉末各成分的质量百分比为:24% Co，20% Ni，21% Cu，7% Sn, 4.2% Mn, 0.8% Cr，23%镀钛金刚石颗粒；合金粉末中Co、N1、Cu、Sn、Mn、Cr等金属粉末的粒度为153?200目，镀钛金刚石颗粒的粒度为40?50目；采用三维混粉器将配制好的合金粉末混合2小时，混合均匀；根据锯片刀头的密度和石墨模具腔体的体积计算每个腔体需要装填粉末的质量为44g，将混合后的金属粉末装填到每个石墨模具的腔体中，采用小型液压压机压实进行热压烧结，热压烧结的工艺参数为28MPa、880°C、8min，根据金刚石锯片刀头的外形尺寸及电阻率算出金刚石锯片刀头的电阻值为0.9Ω，计算出合适的脉冲放电电压为2700V ;将金刚石锯片刀头装夹到高压脉冲放电装置上，对高压脉冲放电装置进行缓慢充电，充电时间2min，然后进行高压脉冲放电强化处理，放电时间极短，为15 μ s ;对放电处理后的金刚石锯片刀头进行空冷；对高压脉冲放电处理后的锯片刀头进行宏观检测，检查是否存在裂纹及局部熔化等缺陷；将检测合格的锯片刀头通过激光焊接的方式焊接到锯片母材上，成为强化后的金刚石锯片产品。
[0028]实施例5:
[0029]依据金刚石锯片刀头的使用要求配制合金粉末，合金粉末各成分的质量百分比为:20% Co, 25% Ni, 20% Cu, 5% Sn, 3.9% Mn, 1.1 % Cr，25%镀钛金刚石颗粒；合金粉末中Co、N1、Cu、Sn、Mn、Cr等金属粉末的粒度为153?200目，镀钛金刚石颗粒的粒度为40?50目；采用三维混粉器将配制好的合金粉末混合2小时，混合均匀；根据锯片刀头的密度和石墨模具腔体的体积计算每个腔体需要装填粉末的质量为60g，将混合后的金属粉末装填到每个石墨模具的腔体中，采用小型液压压机压实进行热压烧结，热压烧结的工艺参数为30MPa、850°C、12min，根据金刚石锯片刀头的外形尺寸及电阻率算出金刚石锯片刀头的电阻值为1.2 Ω，计算出合适的脉冲放电电压为3600V ;将金刚石锯片刀头装夹到高压脉冲放电装置上，对高压脉冲放电装置进行缓慢充电，充电时间2min，然后进行高压脉冲放电强化处理，放电时间极短，为15 μ s ;对放电处理后的金刚石锯片刀头进行空冷；对高压脉冲放电处理后的锯片刀头进行宏观检测，检查是否存在裂纹及局部熔化等缺陷；将检测合格的锯片刀头通过激光焊接的方式焊接到锯片母材上，成为强化后的金刚石锯片产品。
【权利要求】
1.一种提高金刚石锯片刀头性能的方法，其特征在于: (1)依据金刚石锯片刀头的使用要求配制合金粉末，采用三维混粉器混合2小时，混合均匀；所述合金粉末各成分的质量百分比为:20% -35% Co、20% -30% N1、12% -21% Cu、4% -7% Sn,3% -5% Mn,0.7% -L 2% Cr 及 15% -25%的镀钛金刚石颗粒； (2)根据所需锯片刀头的密度和石墨模具腔体的体积计算每个腔体需要装填粉末的质量，金刚石锯片刀头的平均密度约5-8g/cm3，即，将混合后的金属粉末装填到每个石墨模具的腔体中，采用小型液压压机进行压实； (3)对步骤(2)压实的金刚石锯片刀头进行热压烧结，热压烧结的工艺参数为:压力20-30MPa、温度 850_880°C、时间 7_12min ； (4)根据金刚石锯片刀头的外形尺寸及电阻率算出金刚石锯片刀头的电阻值，即R=pLfS，根据电阻值计算出脉冲放电所需的电压值，即U = 3000R ;将步骤(3)的金刚石锯片刀头通过刀头放电夹具装夹到高压脉冲放电装置上，对高压脉冲放电装置进行缓慢充电，充电时间约2min，然后进行高压脉冲放电，放电时间为15us ； (5)对高压脉冲放电处理后的金刚石锯片刀头进行空冷； (6)最后对锯片刀头进行宏观检测，检查是否存在裂纹及局部熔化等缺陷，将检测合格的锯片刀头通过激光焊接的方式焊接到锯片母材上。
2.根据权利要求1所述的提高金刚石锯片刀头性能的方法，其特征在于:所述Co、N1、Cu、Sn、Mn、Cr等金属粉末的粒度为153?200目，镀钛金刚石颗粒的粒度为40?50目。
3.权利要求1所述的提高金刚石锯片刀头性能的方法使用的刀头放电夹具，其特征在于:它是由一对通过3个紧固螺栓固定在一起上下两片形状相同的T字形铜电极压板构成，使用时，松开紧固螺栓，将金刚石锯片刀头两边分别夹在两片T字形铜电极压板中间，再拧紧紧固螺栓，一头T字形铜电极压板接放电装置正极，另一头T字形铜电极压板接放电装置负极。
【文档编号】B22F3/14GK104043823SQ201410291349
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】付宇明, 王三星, 郑丽娟, 陈革新 申请人:燕山大学