通过金属注射模制而获得的用于锯珠的套筒的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种金属套筒，该金属套筒专门适合用作在锯珠中的磨料层的载体套 筒，本发明还涉及环绕该套筒建造的锯珠以及使用该珠的锯绳。所述套筒通过金属注射模 制方法来制造，这使得锯珠在它的使用和制造中特别有利。
【背景技术】
[0002] 锯绳（有时也称为锯线）广泛用于在采石场中和在静止切块机中锯石头。锯绳的 应用目的已知是将锯珠组件穿在钢绳上并通过聚合物而间隔开，该聚合物环绕所述绳而注 射模制。
[0003] 锯珠自身通常由套筒构成，磨料层附接在该套筒上。磨料层由金属和磨料颗粒的 混合物来制造，该磨料颗粒通过粉末冶金而获得。将金属粉末和磨料颗粒的混合物按压在 一起成环形形状，以便形成压紧件。该压紧件自身在还原气体中进行烧结。再将这样致密 化的压紧件铜焊至小金属套筒上。
[0004] 近来已经发展了可选的制造方法，其中，磨料层通过激光镀覆而直接施加在金属 套筒上。见W02012/119946和W02012/119947。这种方法能够与制造锯绳的其它方法组合， 例如TO2011/061166中所述。
[0005] 尽管金属套筒只是整个锯绳中的次要部件，但是本发明人发现它对于锯绳的总体 性能有较大的影响。
[0006] 因为套筒接近钢绳，或者甚至与该钢绳接触，因此有钢绳磨损的危险。实际上， 由于套筒与柔性绳相比而言更具刚性，因此所述绳在弯曲时可能接触所述套筒的缘，从而 导致所述绳过早失效。因此，设想了不同的斜切的出口开口（见JP10006329、JP9314544、 GB2243094)。
[0007] 还有，在套筒和磨料层之间的结合以及在套筒和钢绳之间的结合必须良好，因为 作用在磨料层上的全部力都通过这些结合媒介而传递给钢绳。因此，已经提出使得套筒具 有多个孔（JP2000176737)，用于更好地锚固聚合物和磨料层。
[0008] 还提出在套筒的端部处制造凹口，用于更好地锚固聚合物和/或更好地除去碎肩 (DE19522655、EP0728552)。DE19522655 提出用塑料来制造套筒。
[0009] 每米锯绳能够存在多达40个珠。因此每节省一分将导致每米线的成本降低40分。 当前，通过由管进行机械加工和切割来制造套筒。当人们希望有可控的更复杂的形状时，这 很昂贵。因此，本发明人研宄了其它方式来制造金属套筒。
【发明内容】
[0010] 本发明的主要目的是提供一种套筒，该套筒能更便宜地大量制造。另一目的是提 供一种套筒，该套筒特别适用于通过激光镀覆而将磨料层附接于其上。另一目的是提供一 种能够在形状和材料组分方面有较大自由度地制造金属套筒的方法。本发明的最后目的是 提供一种锯珠和一种包括锯珠的锯绳，它们通过其金属套筒而特别优于当前已知的锯绳。
[0011] 根据本发明的第一方面，限定了一种根据权利要求1的特征组合的金属套筒，该 金属套筒用作锯珠的磨料层的载体。本发明的优选实施例的具体特征在从属的产品权利要 求中提出。
[0012] 用作锯珠的磨料层的载体的金属套筒有轴向孔，该轴向孔有轴向中间部分和在各 端处的斜切的开口。关于该套筒的特征是，通过"金属注射模制"来制造它。
[0013] 金属注射模制的技术能够以较低成本来制造大量（例如超过10万）的较小金属 物品（例如小于20克）。该技术包括以下步骤：
[0014] 使粘接剂与金属粉末完全混合，以便获得均匀的原料混合物或者获得预制的原 料；
[0015] 将该混合物注射模制至模具内，从而形成"绿色"套筒；
[0016] 从模具中取出该绿色套筒；
[0017] 使粘接剂从绿色套筒中进行脱黏（debinding)，从而形成"棕色"套筒；
[0018] 烧结该棕色套筒直到最大致密化。
[0019] 颜色"绿色"和"棕色"是在金属注射模制领域中使用的，但并不与部件的真正颜 色有任何关系。它们只是表示套筒的状态："绿色"能够由"新鲜"代替，"棕色"能够由"焙 烤"代替。
[0020] 粘接剂是有机分子的混合物，例如固体石蜡、聚烯烃（例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯 乙烯、聚氯乙烯、聚乙二醇、聚甲醛等）和硬脂酸。
[0021] 粘接剂的组分确定了用于绿色套筒的脱黏模式。当前有三种主要系统：
[0022] 热脱黏，其中，粘接剂包括随着温度增加而逐渐蒸发的成分（例如Advamet? 原料）。更耐温度的成分只有当剩余的多孔粉末结构接近烧结温度时才蒸发。热脱黏的 优点是脱黏和烧结能够在单个炉中（例如在Nabertherm炉中）通过可编程的加热和析气 (gassing)循环而进行。
[0023] 基于溶剂的脱黏，其中，粘接剂的一些成分很容易溶解在液体溶剂中，而剩余的不 可溶成分保证烧结时仍然粘接。尽管在过去使用易挥发的有机溶剂，但是由于环境原因，已 经朝着可水溶的成分（极性分子，例如聚乙二醇）转变。后者明显是优选的。市场上可获 得的实例是PolyMIM?原料，它在LftMI水脱黏炉中脱黏。
[0024] 催化阶段腐蚀。在这种脱黏系统中，一种成分通过与反应剂相互作用而被反应掉。 例如，所述成分能够是聚甲醛，而反应剂是在氮气中的硝酸蒸气。产生的甲醛必须烧掉。公 知的催化原料是BASF的Catamold?,它能够在具有燃烧设备的CM炉中脱黏。
[0025] 在与脱黏相同的炉中（在热脱黏的情况下）或在专用炉中进行烧结。使用的温度 取决于所使用的金属粉末的种类，但是对于钢，其通常高于1200°c。使用保护气体例如氮 气、氢气或氩气，以便防止金属粉末氧化。烧结的目的是使得粉末熔化并且使得部件固结。 套筒通过金属注射模制来制造，这将保持最终产品的可追踪性，其中，微小的球形空腔在冶 金截面中保持可见。
[0026] 使用金属注射模制能够在较大形状自由度的情况下以较低成本来制造金属套筒。 人们只需要考虑在棕色套筒烧结成最终产品的过程中产生的相当大的收缩。能够从原料 中的金属粉末容积系数" γ "以及在烧结后获得的金属质量密度与它的理论最大值的比率 " α "来估计线性收缩系数"f "（即只沿一个方向的皱缩，而不是容积的皱缩）：f = ( α / γ)1/3。这是假设收缩为各向同性。通常，"α"必须高于95%，以便有足够的致密化。
[0027] 使用的金属粉末将在很大程度上确定所形成的套筒的机械和几何特性。特别优选 的金属粉末组分是钢，基于它们的强度和耐温性。优选的组分是这样的钢，该钢包含直到 0. 8wt%的碳、小于0. 5wt%的硅以及从包括镍、锰、钼、铬、铜的组中选出的一种或多种金 属，其余为铁。
[0028] 优选实例为：
[0029] 铁镍钢（小于0· 2wt%的C ;1· 9至8. Owt%的Ni、其余为铁）；
[0030] 不锈钢，例如奥氏体 316L(C 彡 0· 03wt % ;16 至 18wt% 的 Cr ;10-14wt% 的 Ni ; Mn < wt2% ;2_3wt% 的 Mo ;Si < lwt% ;其余为铁）。
[0031] 可沉淀硬化钢 17-4PH(C 彡 0· 07wt% ;15-17· 5wt% 的 Cr ;3-5wt% 的 Ni ;3-5wt% 的 Cu ;0· 15-0. 45wt% 的 Nb ;Mn < lwt% ;Si < lwt% ;其余为铁）。
[0032] 304L(C 彡 0· 08wt% ;18-20wt% 的 Cr ;8-10. 5wt% 的 Ni ;其余为铁）。
[0033] 因为金属套筒必须足够坚固而不会在锯的过程中被撕开，因此本发明人考虑最小 为250MPa的极限拉伸强度（UTS)。更优选的是大于500MPa的极限拉伸强度，或者甚至大于 lOOOMPa。另一方面，期望金属套筒有一些延展性，因为它可能在使用过程中受到严重冲击， 最好是，冲击能量被塑性地吸收。因此，优选是，在屈服强度RpO. 2和UTS之间的比率大约 在50和85%之间。
[0034] 特别是，金属套筒的金属必须能够经受超过1000°C的温度（在珠的激光镀覆过程 中产生这种温度）。另一方面，熔化点不应当太高而在通过激光镀覆来施加磨料层时形成粘 接层。因此，最好是，金属粉末原料的烧结温度大约与在激光镀覆过程中产生的温度相同。 因此，在从1200°C至1400°C之间的烧结温度窗口被认为是在两个要求之间的良好的平衡。
[0035] 优选是，以预混合的丸剂的形式获得原料混合物。脱黏系统的类型对于本发明并 不重要。不过，在原料中的金属粉末的量对于获得适合用作磨料层的载体的金属套筒而言