轻量化、结合力高的金刚石磨轮的制备方法与流程

本发明涉及金刚石工具，具体涉及一种轻量化、结合力高的金刚石磨轮的制备方法，该金刚石磨轮主要用于建筑材料(混凝土，钢筋混凝土等)和石材的打磨。

背景技术：

1、在高速经济发展的当下，工程和基础公路建设需求越来越多，由于工作量大，越来越迫切需求高效施工，同时还要响应国家低碳环保的号召，各大厂家都加紧研发更加经济、高效、节能的金刚石工具，打磨混凝土路面作业时由于操作时摩擦热量很大，磨削载荷大，耗电量也非常大，因此，轻量化、结合力高的金刚石磨轮的研发成为目前市场用户所亟需。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种轻量化、结合力高的金刚石磨轮的制备方法，该方法通过对金刚石磨轮结构的优化、刀头配方以及与基体之间焊结工艺的设计，极大的提高了打磨效率和金刚石磨轮寿命。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种轻量化、结合力高的金刚石磨轮的制备方法，所述金刚石磨轮包括金刚石刀头、钢磨盘基体和钛合金基体，其中：所述钢磨盘基体为环状平面，多个金刚石刀头均布于环状钢磨盘基体的一个表面上，环状钢磨盘基体的另一个表面固定在所述钛合金基体上。

4、所述金刚石磨轮的制备方法，包括如下步骤：

5、(1)基体加工：

6、根据图纸要求，车加工，切割所需结构和尺寸的钛合金基体和钢磨盘基体；

7、(2)金刚石刀头烧结成型：

8、按金刚石刀头原料组成选取并称量铜、铁、镍、锡、铜锡钛合金、铬、液体石蜡和金刚石原料，将各原料按比例混匀后通过冷压成型和热压烧结后，砂轮砂带打磨制得金刚石刀头；其中，热压烧结温度为660～750℃，压力200～250kg/cm2，保温时间2～4分钟。

9、(3)真空钎焊：

10、将金刚石刀头与钢磨盘基体通过真空钎焊连接，过程为：将铜锡钛合金粉(粒径60-80μm)作为钎料，将钎料均匀铺设于刀头与钢磨盘基体之间，然后通过真空钎焊使刀头和钢磨盘基体焊接在一起；焊接温度860-890℃，保温时间5-10min，真空度小于1×10-2pa；保温结束后取出；

11、(4)通过沉头螺钉将钢磨盘基体固定在钛合金基体上。

12、所述金刚石刀头的数量为8-14个，优选为12个；金刚石刀头焊接于钢磨盘基体上；在钢磨盘基体上每相邻1-3个金刚石刀头之间设置圆孔，优选每相邻两个之间设置一个圆孔，用于通过沉孔螺丝将钢磨盘基体固定在所述钛合金基体上。

13、所述钛合金基体为圆形板状结构，中心位置开设有安装孔；所述钢磨盘基体的外径略大于(大于10-20mm)所述钛合金基体的直径。

14、所述金刚石刀头为u型结构，金刚石刀头的两个自由端设置于钢磨盘基体的外边缘上，u型端与钢磨盘基体的最内侧距离为0-10mm。

15、所述钢磨盘基体的外径为210-250mm，钢磨盘基体厚度2-4mm，钢磨盘基体的材质为45#钢；钛合金基体厚度4-7mm，钛合金基体的材质为tc4(ti-6al-4v)；金刚石刀头厚度8-12mm。

16、所述金刚石刀头的制备原料是由铜、铁、镍、铜锡钛合金、锡、铬、液体石蜡和金刚石组成，其中金刚石粒度30/40、40/45或45/50，金刚石抗压强度25kg；铜锡钛合金化学表达式为(at.％)：(cu90sn10)85ti15；按重量份数计，金刚石刀头的制备原料组成如下：

17、铜20-35份，铁30-40份，镍3-15份，铜锡钛合金5-16份，锡2-10份，铬3-10份，液体石蜡0.4-1.4份，金刚石1.1-2.5份。

18、所述金刚石刀头的制备原料按重量份数计优选如下：

19、铜23-34份，铁31-38份，镍4-13份，铜锡钛合金7-15份，锡3-8份，铬4-8份，液体石蜡0.5-1.2份，金刚石1.3-2.2份。

20、所述金刚石刀头的制备原料按重量份数计优选如下：

21、铜32份，铁36份，镍8份，铜锡钛合金14份，锡5份，铬5份，液体石蜡0.7份，金刚石1.7份。

22、本发明设计原理及有益效果如下：

23、1、通过刀头u型的优化设计，将刀头一方面有利于高速旋转打磨时相比传统磨盘可提高空气流动，同时u型的设计可以快速把打磨的泥沙排出，不会影响金刚石磨轮的重复打磨，降低无效打磨。

24、2、通过对基体组合设计，将现有钢基体拆分两部分，45#钢磨盘基体用于焊接金刚石刀头，另一部分采用钛合金为材料，大幅降低磨轮重量，45#钢磨盘基体用螺丝与钛合金基体固定连接即可以使用，最终达到降本节耗的作用。

25、3、本发明的钛合金基板由于采用强度更好的钛合金，在高速打磨时特别是对平面垂直度，粗糙度要求高的地面，钛合金可以更好的控制整个磨轮的打磨平面精度，本发明的轻量化基板金刚石磨轮打磨修正平面度更高.

26、4、本发明在金刚石刀头配方中添加适量的铜锡钛合金，同时采用优化的真空钎焊工艺将刀头与钢基体连接，真空钎焊时采用铜锡钛合金粉作为钎料；这样一方面钎焊后，刀头中的铜锡钛合金与金刚石磨粒间形成冶金结合，大幅提高胎体对金刚石的包镶力；另一方面，钎焊后刀头与45#钢基体之间形成互扩散，从而提高刀头与基体间的结合力。从而提高产品的使用寿命，提高市场竞争力。

技术特征：

1.一种轻量化、结合力高的金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：该金刚石磨轮包括金刚石刀头、钢磨盘基体和钛合金基体，其中：所述钢磨盘基体为环状平面，多个金刚石刀头均布于环状钢磨盘基体的一个表面上，环状钢磨盘基体的另一个表面固定在所述钛合金基体上；该金刚石磨轮的制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的轻量化、结合力高的金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述金刚石刀头的制备原料是由铜、铁、镍、铜锡钛合金、锡、铬、液体石蜡和金刚石组成，其中金刚石粒度30/40、40/45或45/50，金刚石抗压强度25kg；铜锡钛合金化学表达式为(at.％)：(cu90sn10)85ti15；按重量份数计，金刚石刀头的制备原料组成如下：

3.根据权利要求2所述的轻量化、结合力高的金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，按重量份数计，金刚石刀头的制备原料组成如下：

4.根据权利要求2所述的轻量化、结合力高的金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，按重量份数计，金刚石刀头的制备原料组成如下：

5.根据权利要求2所述的轻量化、结合力高的金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，热压烧结温度为660～750℃，压力200～250kg/cm2，保温时间2～4分钟。

6.根据权利要求1所述的轻量化、结合力高的金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：所述金刚石刀头的数量为8-14个；金刚石刀头焊接于钢磨盘基体上；在钢磨盘基体上每相邻1-3个金刚石刀头之间设置圆孔，用于通过沉孔螺丝将钢磨盘基体固定在所述钛合金基体上。

7.根据权利要求1所述的轻量化、结合力高的金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：所述钛合金基体为圆形板状结构，中心位置开设有安装孔；所述钢磨盘基体的外径略大于所述钛合金基体的直径。

8.根据权利要求1所述的轻量化、结合力高的金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：所述金刚石刀头为u型结构，金刚石刀头的两个自由端设置于钢磨盘基体的外边缘上，u型端与钢磨盘基体的最内侧距离为0-10mm。

9.根据权利要求1所述的轻量化、结合力高的金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：所述钢磨盘基体的外径为210-250mm，钢磨盘基体厚度2-4mm，钢磨盘基体的材质为45#钢；钛合金基体厚度4-7mm，钛合金基体的材质为tc4(ti-6al-4v)；金刚石刀头厚度8-12mm。

技术总结
本发明公开了一种轻量化、结合力高的金刚石磨轮的制备方法，属于金刚石刀具技术领域。该金刚石磨轮包括金刚石刀头、钢磨盘基体和钛合金基体，钢磨盘基体固定在钛合金基体上。刀头原料中加入适量铜锡钛合金粉，通过真空钎焊将刀头与钢磨盘基体连接，过程为：将铜锡钛合金粉作为钎料，焊接温度860‑890℃，保温时间5‑10min，真空度小于1×10<supgt;‑2</supgt;P；本发明在金刚石刀头配方中添加适量的铜锡钛合金，同时采用优化的真空钎焊工艺将刀头与钢基体连接，真空钎焊时采用铜锡钛合金粉作为钎料；钎焊后刀头中的铜锡钛合金与金刚石磨粒间形成冶金结合，同时刀头与45#钢基体之间形成互扩散提高刀头与基体间的结合力。

技术研发人员：毛龙海,毛书俊
受保护的技术使用者：丹阳市龙威工具有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12