本發(fā)明主要屬于機(jī)械加工領(lǐng)域，利用粉末冶金技術(shù)，依靠超聲波或其他高頻率振動(dòng)模式，借助高頻或激光焊接方式，尤其涉及金剛石等距狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片及其制作工藝。
背景技術(shù)：
常規(guī)金剛石鋸片制作中存在用材多，金剛石在鋸片上隨機(jī)分布，導(dǎo)致金剛石不能完全發(fā)揮功效，常規(guī)鋸片在工作時(shí)，切割阻力大、耗能高、效率低且精度差等，從而限制了金剛石鋸片的正常使用，也限制了金剛石鋸片的使用范圍，阻礙了切割加工技術(shù)的發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種金剛石等距狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片及其制作工藝。
本發(fā)明金剛石等距狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片，由厚度為0.1～1.0mm的工作層超薄片和厚度為0.1～1.0mm隔離層超薄片組成，兩類超薄片復(fù)合成鋸片節(jié)塊，超薄層復(fù)合鋸片由多塊鋸片節(jié)塊疊成；鋸片節(jié)塊的工作層超薄片胎體采用金屬粉末和金剛石為原料，鋸片節(jié)塊隔離層超薄片采用石墨粉、碳化硅粉、氧化鋁粉和陶瓷粉為原料；金剛石顆粒采用等距狀定位分布結(jié)構(gòu)，埋植在胎體預(yù)定位置。
超薄層復(fù)合鋸片直徑為100～2500mm，金剛石顆粒呈等距狀定位分布結(jié)構(gòu)，是一顆金剛石的周圍分布有若干顆等距離的金剛石。金剛石之間的距離由鋸片大小及工作層金剛石濃度決定，一般間隔為0.1～5.0mm。
金剛石等距狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片的制作工藝如下：
第一步：模具準(zhǔn)備
根據(jù)鋸片尺寸，選用優(yōu)質(zhì)合金鋼設(shè)計(jì)和加工冷壓模具，其中鋼壓頭按照設(shè)計(jì)要求保證金剛石呈等距狀定位分布結(jié)構(gòu)，利用激光雕刻法或電火花法加工；選用體積密度大于1.85g/cm3、抗壓強(qiáng)度大于45mpa的高強(qiáng)度高純度高密度的石墨設(shè)計(jì)和加工燒結(jié)模具；
第二步：胎體粉末混合
稱取質(zhì)量合格的所需金屬粉末，加入體積分?jǐn)?shù)為30％至80％的潤濕劑并混合均勻，得到混合均勻的胎體金屬粉末混合料；
第三步：隔離層混料
稱取質(zhì)量合格的石墨粉、碳化硅粉、氧化鋁粉、陶瓷粉隔離層原料，加入體積分?jǐn)?shù)為30％至80％的潤濕劑并混合均勻，得到混合均勻的隔離層粉料；
第四步：振動(dòng)布料裝模
稱取混合均勻的胎體金屬粉末混合料，裝入放置在超聲波或其他高頻率振動(dòng)平臺(tái)上的冷壓模具中，開動(dòng)超聲波或其他高頻率振動(dòng)平臺(tái)振動(dòng)0.5～10分鐘，振動(dòng)頻率為800hz至100000hz，組裝好鋼壓頭后，移至壓力機(jī)上加壓成型得到胎體工作層超薄片壓坯；稱取充分混合均勻的隔離層粉料裝入冷壓模具中，開動(dòng)超聲波或其他高頻率振動(dòng)平臺(tái)振動(dòng)0.5～10分鐘，振動(dòng)頻率為800hz至100000hz，然后移至壓力機(jī)上加壓成型得到隔離層超薄片壓坯；
第五步：金剛石定位分布
使用鋼壓頭冷壓成型得到的工作層超薄片壓坯，其留有滿足金剛石呈等距狀定位分布結(jié)構(gòu)的放置坑，將工作層超薄片壓坯從鋼模取出，采用涂抹粘貼法將金剛石顆粒植入坑內(nèi)，制得含金剛石顆粒的工作層超薄片壓坯；
第六步：粉末冶金法制造節(jié)塊
將植入金剛石顆粒的工作層超薄片壓坯和隔離層超薄片壓坯，按照工作層超薄片壓坯—隔離層超薄片壓坯—工作層超薄片壓坯—隔離層超薄片壓坯—……—工作層超薄片壓坯的順序組裝安置在石墨模具中，置于燒結(jié)爐中，先通過加溫加壓，溫度逐步提升至900℃至980℃，壓力逐步加至25kn至40kn，然后降溫至700℃至790℃，降壓至15kn至25kn，進(jìn)行保溫保壓2分鐘至8分鐘，完成熱壓制作流程；
第七步：冷卻脫模
將置于燒結(jié)爐的石墨模具組件，待燒結(jié)過程結(jié)束和冷卻后從石墨模中取出得到金剛石等距狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片節(jié)塊毛坯；
第八步：修磨拋光
將金剛石等距狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片節(jié)塊毛坯，加工磨光其焊接面及拋光其它各表面。
第九步：焊接開刃
將修磨拋光后節(jié)塊，利用高頻焊接或激光焊接技術(shù)，焊接在直徑為100～2500mm的鋸片基體上，即制成金剛石等距狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片。
步驟二所述的胎體金屬粉末為鈷粉、鎳粉、鐵粉、鈦粉、鉻粉、銅粉和錫粉；其中：鈷粉、鎳粉、鐵粉、鈦粉和鉻粉各占總質(zhì)量的2％～65％；銅粉和錫粉各占總質(zhì)量的3％～65％；所用粉末粒徑為0.075mm以下。
步驟三所述的隔離層粉料配方中含石墨粉、碳化硅粉、氧化鋁粉、陶瓷粉；其中石墨粉占總質(zhì)量的3％～90％，粒徑為0.075mm以下；碳化硅粉、氧化鋁粉、陶瓷粉各占總質(zhì)量的5％～50％，粒徑為0.075mm以下。
步驟四中所述的振動(dòng)布料裝模，布料裝模時(shí)將合金鋼磨具放置在超聲波或其他高頻率振動(dòng)平臺(tái)上振動(dòng)1～8分鐘，振動(dòng)頻率為20000hz至80000hz，振動(dòng)平臺(tái)采用超聲波或其他高頻率振動(dòng)源提供激振力。
步驟五中所述的金剛石等距狀定位分布，使用的金剛石體積濃度為2％～60％，顆粒度為0.04～0.60mm。金剛石顆粒等距狀定位分布結(jié)構(gòu)植于超薄工作層胎體中的預(yù)定位置，預(yù)定位置是利用激光雕刻法或電火花法加工冷壓成型的鋼壓頭，用鋼壓頭表面的凹凸坑位置來確定預(yù)定位置，冷壓成型的超薄工作層壓坯中凹坑即為金剛石顆粒植入處，采用涂抹粘貼法將金剛石顆粒置于坑內(nèi)。
本發(fā)明金剛石等距狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片的主要特點(diǎn)在于：使用超聲波或其他高頻率振動(dòng)布粉手段利于粉料的均勻化；金剛石植入位置擯棄常規(guī)的隨機(jī)分布形式，而執(zhí)行等距狀定位結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了金剛石的功效；利用粉末冶金熱壓法在本發(fā)明所述的溫度和壓力工藝下制作超薄層復(fù)合鋸片，能達(dá)到超薄層復(fù)合鋸片的性能指標(biāo)；鋸片節(jié)塊由若干厚度0.1～1.0mm的工作層超薄片和隔離層超薄片復(fù)合而成，經(jīng)高頻或激光焊接方法焊接在基體100～2500mm上制得鋸片。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的金剛石等距狀定位分布示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
金剛石等距狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片，鋸片直徑φ500mm，其節(jié)塊中工作層超薄片尺寸：長×高×厚＝40mm×10mm×0.3mm；隔離層超薄片尺寸：長×高×厚＝40mm×10mm×0.2mm，每節(jié)塊含7層工作層超薄片和6層隔離層超薄片，組成鋸片節(jié)塊尺寸為長×高×厚＝40mm×10mm×3.3mm。
工作層超薄片胎體配方質(zhì)量比例：鈷粉-55％、鎳粉-10％、鐵粉-5％、鈦粉-2％、鉻粉-3％、銅粉-20％、錫粉-5％，粉末粒度均為325目(45微米)以細(xì)；金剛石體積濃度為8％，粒度為80/100目(150-178微米)。
隔離層超薄片配方質(zhì)量比例：石墨粉-70％、碳化硅粉-10％、氧化鋁粉-10％、陶瓷粉-10％，粉末顆粒直徑均為325目(45微米)以細(xì)。
其制作工藝流程為：
①合金鋼模具和石墨模具加工。
②工作層超薄片胎體金屬粉末混料；隔離層粉末混料；體積分?jǐn)?shù)為50％的潤濕劑。
③混合好的胎體金屬粉末裝入合金鋼模具內(nèi)，放置在超聲波振動(dòng)平臺(tái)上振動(dòng)0.5分鐘，振動(dòng)頻率為25000hz；將振動(dòng)均勻后的合金鋼模具移至壓力機(jī)上加壓，取出壓坯，涂抹粘貼金剛石顆粒于呈等距狀定位分布結(jié)構(gòu)的相應(yīng)坑內(nèi)，得到工作層超薄片壓坯備用，金剛石等距狀定位分布如圖1所示。
④混合好的隔離層粉末裝入合金鋼模具內(nèi)，放置在超聲波振動(dòng)平臺(tái)上振動(dòng)0.5分鐘，振動(dòng)頻率為25000hz；將振動(dòng)均勻后的合金鋼模具移至壓力機(jī)上加壓，得到并取出隔離層超薄片壓坯備用。
⑤按照7片工作層超薄片壓坯和6片隔離層超薄片壓坯間隔交叉組裝于石墨模具中，將裝好鋸片節(jié)塊冷壓坯的石墨模具放入中頻爐中加熱加壓燒結(jié)，溫度加熱至970℃，加壓至35kn，然后進(jìn)行保溫保壓工作，保溫溫度為790℃，保壓壓力為25kn，保溫時(shí)間為3分鐘，達(dá)到保溫要求，隨爐冷去后取出脫模。
⑥將燒結(jié)完成的鋸片節(jié)塊，置于砂輪機(jī)上加工磨平焊接面，并在拋光機(jī)上拋光其它各表面。
⑦將修整拋磨好的節(jié)塊，使用高頻焊接機(jī)將節(jié)塊牢固焊接在直徑φ500mm的標(biāo)準(zhǔn)合金鋼基體上，開刃完成后的鋸片即可進(jìn)行清潔包裝處理和待用。
實(shí)施例2
金剛石等距狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片，鋸片直徑φ1600mm，其節(jié)塊中工作層超薄片尺寸：長×高×厚＝24mm×12mm×0.4mm；隔離層超薄片尺寸：長×高×厚＝24mm×10mm×0.2mm，每節(jié)塊含17層工作層超薄片和16層隔離層超薄片，組成鋸片節(jié)塊尺寸為長×高×厚＝24mm×12mm×10mm。
工作層超薄片胎體配方質(zhì)量比例：鈷粉-45％、鎳粉-15％、鐵粉-10％、鈦粉-2％、鉻粉-3％、銅粉-20％、錫粉-5％，粉末粒度均為325目(45微米)以細(xì)；金剛石體積濃度為8％，粒度為40/60目(380-250微米)。
隔離層超薄片配方質(zhì)量比例：石墨粉-85％、碳化硅粉-5％、氧化鋁粉-5％、陶瓷粉-5％，粉末顆粒直徑均為325目(45微米)以細(xì)。
其制作工藝流程為：
①合金鋼模具和石墨模具加工。
②工作層超薄片胎體金屬粉末混料；隔離層粉末混料；體積分?jǐn)?shù)為60％的潤濕劑。
③混合好的胎體金屬粉末裝入合金鋼模具內(nèi)，放置在超聲波振動(dòng)平臺(tái)上振動(dòng)1分鐘，振動(dòng)頻率為30000hz，將振動(dòng)均勻后的合金鋼模具移至壓力機(jī)上加壓，取出壓坯，涂抹粘貼金剛石顆粒于等距狀定位分布結(jié)構(gòu)的相應(yīng)坑內(nèi)，得到工作層超薄片壓坯備用。
④混合好的隔離層粉末裝入合金鋼模具內(nèi)，放置在超聲波振動(dòng)平臺(tái)上振動(dòng)1分鐘，振動(dòng)頻率為30000hz；將振動(dòng)均勻后的合金鋼模具移至壓力機(jī)上加壓，得到并取出隔離層超薄片壓坯備用。
⑤按照17片工作層超薄片壓坯和16片隔離層超薄片壓坯間隔交叉組裝于石墨模具中，將裝好鋸片節(jié)塊冷壓坯的石墨模具放入中頻爐中加熱加壓燒結(jié)，溫度加熱至970℃，加壓至35kn，然后進(jìn)行保溫保壓工作，保溫溫度為790℃，保壓壓力為25kn，保溫時(shí)間為4分鐘，達(dá)到保溫要求，隨爐冷去后取出脫模。
⑥將燒結(jié)完成的鋸片節(jié)塊，置于砂輪機(jī)上加工磨平焊接面，并在拋光機(jī)上拋光其它各表面。
⑦將修整拋磨好的節(jié)塊，使用高頻焊接機(jī)將節(jié)塊牢固焊接在直徑φ1600mm的標(biāo)準(zhǔn)合金鋼基體上，開刃完成后的鋸片即可進(jìn)行清潔包裝處理和待用。