刀头型金刚石圆锯片的无压烧结工艺的制作方法

金刚石圆锯片是一种切割工具，包括连续边缘型圆锯片和刀头型圆锯片等类型，广泛应用于石材，陶瓷等脆硬材料的加工。本发明所涉及的生产工艺，属于刀头型金刚石圆锯片生产过程中的一项中间工艺。刀头型金刚石圆锯片主要由基体与刀头两部分组成。基体是粘结刀头的主要支撑部分，刀头表现为锯齿断开，一般与基体焊接，在使用过程中起切割作用。刀头中的金属胎体结合剂将金刚石粉末颗粒包裹、粘接在刀头内部。

二、

背景技术：

目前，刀头型金刚石圆锯片加工的传统工艺一般包括原料配粉(原材料准备)、原材料混合、冷压生成生坯或半成品薄片、将生坯或半成品薄片装填进石墨模具、热压烧结成品刀头等工艺过程，图1所示为传统的加工工艺流程图，在该工艺流程中，热压烧结是其中很重要的一个工艺环节。热压烧结存在的问题是：烧结过程及设备复杂，生产控制要求严，需要装填模具，而且对模具材料的要求高，能源消耗大，生产效率较低，生产成本高。有许多车间所使用的热压烧结工艺为非密封式热压烧结，刀头材料在热压过程中易氧化，产品的质量难以保证。

采用无压烧结工艺后，在刀头型金刚石圆锯片生产的整个工艺过程得到了简化，图2所示为刀头型金刚石圆锯片含无压烧结的加工流程图。在图2所示的工艺流程中，省去了刀头的热压烧结工艺过程，因而也就无需将生坯或半成品薄片装填进石墨模具，其冷压工艺过程也得到简化。该工艺流程中仍保留了配粉、原材料混合、刀头原材料冷压、刀头与基体焊接成型等工艺过程。无压烧结是其中的一项重要生产工艺。

三、

技术实现要素：

本发明的目的是为刀头型金刚石圆锯片加工生产提供无压烧结工艺，其技术方案为：

1)原材料准备：在原材料准备时，需在配料中添加一定比例的锡青铜合金(如CuSn15)粉末成分和铁粉材料。其目的是为了在其后的无压烧结工艺中，提高刀头粘接性和烧结密度。

2)冷压成型：原材料通过三维混料机进行均匀混合后，直接送到冷压车间进行冷压制坯。为使刀头的密度提高，冷压压力须适当提高，其最高压力范围在1200MPa～1600MPa之间。冷压方式为逐层压制、一次成型，在同一工序中将生坯压制到适于无压烧结工艺所需的形状与尺寸。

3)无压烧结：生坯压制成型后，送入无压车间进行无压烧结。

无压烧结的具体要求是在金刚石刀头生坯进行无压烧结工艺时，须将冷压成型的刀头生坯摆放整齐，生坯块与生坯块之间须以石墨隔板隔开。

刀头生坯在密封的无压烧结炉中进行无压烧结。在无压烧结工艺过程中，须在密封炉膛内通入H₂和N₂混合气体，炉膛内的压力保持在0.1MPa左右，不得超过0.2MPa。其温度范围是700℃～900℃，烧结时间为3小时，生坯在烧结时间结束后，须保温1小时，然后，降温时间为0.5小时，当温度降至200℃及以下时取出刀头产品。

经检验，无压烧结刀头产品的各项性能指标达到和超过了热压烧结刀头产品。而且刀头与锯片基体的焊接效果更加牢靠，无掉齿现象。

本发明的有益效果在于：该工艺方便操作、设备简单、一次烧结的量大、可成批烧结、生产效率高。由于生坯的成型不需要特殊的加热设备和模具设备，因而相比传统的热压烧结工艺，节约了人工、材料和电力能源，具有较强的应用价值。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

四、附图说明

图1为刀头型金刚石圆锯片传统的加工工艺流程图；

图2为刀头型金刚石圆锯片含无压烧结的加工流程图；

图3为冷压工艺示意图；

图4为无压烧结工艺示意图。

图3中，1为冷压模具，2为冷压上刀头，3为冷压下刀头，4为复合层冷压生坯。

图4中，1为送料液压缸，2为冷压生坯，3为无压烧结密封炉炉膛，4为无压烧结密封炉降温区，5为成型刀头产品，6、7为传送带送料滚轮。

五、具体实施方式

1.原材料准备：为了在其后的无压烧结工艺中，提高刀头粘接性和烧结密度。用于制造刀头的原材料由粘结金属、硬质耐磨材料和用以调整胎体性能的添加剂粉末组成。在原材料准备时，需在配料中添加一定比例的锡青铜合金(如CuSn15)粉末成分和铁粉材料。

2.混料：配粉后的原材料，送入三维混料机中进行混料处理，经混料机均匀混合后的粉料不能久放(一般不超过4小时)，须立即送至冷压车间压制成刀头生坯。

3.冷压成型：应选择压力范围大，自动化程度高的多层自动冷压机制坯。如图3所示，为保证刀头足够的粘接性和烧结密度，其冷压压力须适当提高，其上刀头2和下刀头3之间的最高压力范围在1200MPa～1600MPa之间，冷压方式为粉料在模具1中逐层压制、一次成型，在同一工序中将复合层生坯4压制到适于无压烧结工艺所需的形状与尺寸。

4.无压烧结：如图4所示，生坯2压制成型后，送入无压车间进行无压烧结。生坯2在进行无压烧结工艺时，须摆放整齐，水平放置或竖直放置，生坯块与生坯块之间须用石墨隔板隔开。实施过程为：

①按无压烧结的要求将冷压生坯2放在输送带滚轮6上，做好送入准备。

②当烧结炉3升温到指定温度450℃时，往烧结炉中输入N₂，输入时间为5～10分钟，其主要目的是驱除烧结炉膛内的氧气。

③烧结炉停止单独供应N₂，改为通入H₂和N₂混合气体(6～8立方米)。

④烧结炉点火升温，将温度升高到指定温度700℃～900℃后，将气压量调到指定气压0.1MPa。

⑤通过送料液压缸1将刀头生坯2送入密封无压烧结炉3中进行无压烧结。在无压烧结工艺过程中，须在密封炉膛内保持H₂和N₂混合气体环境，炉膛内的压力保持在0.1MPa左右，不得超过0.2MPa，其温度范围是700℃～900℃，烧结时间为3小时，生坯在烧结时间结束后，须保温1小时，然后，送到降温区4，降温时间为0.5小时，当温度降至200℃及以下时，从降温区4取出刀头产品5。

⑥经无压烧结生产的刀头产品，可以直接送焊接车间与圆锯片基体焊接成刀头型金刚石圆锯片，并进行其后的各项工艺。