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制造金剛石圓鋸片刀頭的新方法
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(jí)；2)粉末冶金法壓制刀頭對(duì)胎體配方的設(shè)計(jì)和工藝要求較嚴(yán)格，否則金剛石脫落現(xiàn)象將非常普遍，從而造成浪費(fèi)；3)粉末冶金法生產(chǎn)過程會(huì)使金剛石產(chǎn)生熱損傷影響金剛石原有的性能，并進(jìn)一步影響鋸片的切削性能。
近年來，研究工作者針對(duì)某些硬度較高的難加工石材，采用各種手段對(duì)制造刀頭進(jìn)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(jié)合制造金剛石圓鋸片刀頭的新方法，并針對(duì)有關(guān)技術(shù)問題進(jìn)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(fù)合片
選用1mm厚銅板作為基體，經(jīng)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(gè)小塊表面經(jīng)復(fù)合電沉積金剛石后揭下即成一復(fù)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(shí)間后下砂，隨后加大電流密度進(jìn)行加厚鍍，在金剛石大部分或全部被沉積金屬埋入時(shí)，取出夾具，用水清洗干凈，從銅板基體上揭下沉積好的復(fù)合片，烘干后備用。
2)粉末冶金法粘結(jié)金剛石復(fù)合片
選用幾種金屬粉末，低熔點(diǎn)銅粉為主，廉價(jià)金屬粉為輔。加工石材材質(zhì)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(fù)合片取代原來的磨料層，每片復(fù)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(shí)間及電流密度，與復(fù)合片中使用的金剛石磨粒的直徑值相近。組裝層數(shù)可根據(jù)加工石材材質(zhì)進(jìn)行調(diào)整。加工石材晶粒越大，層數(shù)越小。
4)燒結(jié)工藝的選擇
由于主要采用低熔點(diǎn)金屬粉作為粘結(jié)劑，因此可采用較低的燒結(jié)溫度，相比于普通的粉末冶金燒結(jié)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(jié)工藝。
新方法的主要特點(diǎn)
1)降低金剛石熱損傷
電鍍工藝制造金剛石復(fù)合片不存在對(duì)金剛石的熱損傷，在使用金屬粉末熱壓連接時(shí)，可采用相對(duì)較低的熱壓溫度，從而可一定程度地降低對(duì)金剛石的熱損傷。
2)降低了刀頭的燒結(jié)難度
對(duì)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(jié)溫度較低，因此降低了燒結(jié)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(dá)到的。
5)制造成本較低
電鍍金剛石復(fù)合片的制備可選用Ⅱ、Ⅲ型低品級(jí)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(fù)合片的質(zhì)量問題
由于使用了電鍍復(fù)合片取代金剛石磨料層，所以復(fù)合片上的金剛石就成為鋸切加工的主體。復(fù)合片的質(zhì)量是本工藝制造刀頭的基礎(chǔ)，對(duì)于最終的刀頭質(zhì)量具有關(guān)鍵作用。復(fù)合片質(zhì)量取決于電鍍時(shí)選用的金剛石質(zhì)量以及電鍍過程的工藝控制。
要求電鍍過程能沉積出細(xì)密的胎體材料，并對(duì)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(shù)的選擇、上砂工藝等，其中上砂工藝決定了復(fù)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(yōu)勢。本工藝通過鋸切試驗(yàn)確定了含有不同粒度、品級(jí)金剛石的復(fù)合片中的金剛石濃度。
2)復(fù)合片與金屬結(jié)合劑的粘結(jié)問題 復(fù)合片與金屬結(jié)合劑之間的粘結(jié)是通過金屬粉末的燒結(jié)來連接的，所以金屬粉末層與復(fù)合片磨料層之間的結(jié)合力是非常重要的，決定了本工藝方法的可行性，并對(duì)鋸切加工性能有重要的影響。研究表明，如果電鍍復(fù)合片時(shí)金剛石埋入深度較深，則金屬與復(fù)合片之間的連接轉(zhuǎn)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(jié)合力良好，可以承擔(dān)鋸切時(shí)的載荷。
結(jié)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(yōu)勢，其生產(chǎn)應(yīng)用將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。因此電鍍與粉末冶金結(jié)合法制造金剛石圓鋸片刀頭具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。
更新時(shí)間：2016-03-01 17:30:00 點(diǎn)擊次數(shù)6772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(jí)；2)粉末冶金法壓制刀頭對(duì)胎體配方的設(shè)計(jì)和工藝要求較嚴(yán)格，否則金剛石脫落現(xiàn)象將非常普遍，從而造成浪費(fèi)；3)粉末冶金法生產(chǎn)過程會(huì)使金剛石產(chǎn)生熱損傷影響金剛石原有的性能，并進(jìn)一步影響鋸片的切削性能。
近年來，研究工作者針對(duì)某些硬度較高的難加工石材，采用各種手段對(duì)制造刀頭進(jìn)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(jié)合制造金剛石圓鋸片刀頭的新方法，并針對(duì)有關(guān)技術(shù)問題進(jìn)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(fù)合片
選用1mm厚銅板作為基體，經(jīng)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(gè)小塊表面經(jīng)復(fù)合電沉積金剛石后揭下即成一復(fù)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(shí)間后下砂，隨后加大電流密度進(jìn)行加厚鍍，在金剛石大部分或全部被沉積金屬埋入時(shí)，取出夾具，用水清洗干凈，從銅板基體上揭下沉積好的復(fù)合片，烘干后備用。
2)粉末冶金法粘結(jié)金剛石復(fù)合片
選用幾種金屬粉末，低熔點(diǎn)銅粉為主，廉價(jià)金屬粉為輔。加工石材材質(zhì)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(fù)合片取代原來的磨料層，每片復(fù)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(shí)間及電流密度，與復(fù)合片中使用的金剛石磨粒的直徑值相近。組裝層數(shù)可根據(jù)加工石材材質(zhì)進(jìn)行調(diào)整。加工石材晶粒越大，層數(shù)越小。
4)燒結(jié)工藝的選擇
由于主要采用低熔點(diǎn)金屬粉作為粘結(jié)劑，因此可采用較低的燒結(jié)溫度，相比于普通的粉末冶金燒結(jié)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(jié)工藝。
新方法的主要特點(diǎn)
1)降低金剛石熱損傷
電鍍工藝制造金剛石復(fù)合片不存在對(duì)金剛石的熱損傷，在使用金屬粉末熱壓連接時(shí)，可采用相對(duì)較低的熱壓溫度，從而可一定程度地降低對(duì)金剛石的熱損傷。
2)降低了刀頭的燒結(jié)難度
對(duì)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(jié)溫度較低，因此降低了燒結(jié)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(dá)到的。
5)制造成本較低
電鍍金剛石復(fù)合片的制備可選用Ⅱ、Ⅲ型低品級(jí)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(fù)合片的質(zhì)量問題
由于使用了電鍍復(fù)合片取代金剛石磨料層，所以復(fù)合片上的金剛石就成為鋸切加工的主體。復(fù)合片的質(zhì)量是本工藝制造刀頭的基礎(chǔ)，對(duì)于最終的刀頭質(zhì)量具有關(guān)鍵作用。復(fù)合片質(zhì)量取決于電鍍時(shí)選用的金剛石質(zhì)量以及電鍍過程的工藝控制。
要求電鍍過程能沉積出細(xì)密的胎體材料，并對(duì)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(shù)的選擇、上砂工藝等，其中上砂工藝決定了復(fù)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(yōu)勢。本工藝通過鋸切試驗(yàn)確定了含有不同粒度、品級(jí)金剛石的復(fù)合片中的金剛石濃度。
2)復(fù)合片與金屬結(jié)合劑的粘結(jié)問題 復(fù)合片與金屬結(jié)合劑之間的粘結(jié)是通過金屬粉末的燒結(jié)來連接的，所以金屬粉末層與復(fù)合片磨料層之間的結(jié)合力是非常重要的，決定了本工藝方法的可行性，并對(duì)鋸切加工性能有重要的影響。研究表明，如果電鍍復(fù)合片時(shí)金剛石埋入深度較深，則金屬與復(fù)合片之間的連接轉(zhuǎn)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(jié)合力良好，可以承擔(dān)鋸切時(shí)的載荷。
結(jié)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(yōu)勢，其生產(chǎn)應(yīng)用將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。因此電鍍與粉末冶金結(jié)合法制造金剛石圓鋸片刀頭具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。