金刚石锯片的生产工艺及激光焊接(编辑修改稿)

金刚石锯片的生产工艺及激光焊接(编辑修改稿)内容摘要：

/50 12 2 45/50 12 3 40/45 9 4 45/45 10 从表 5 中数据看出，抗压强度相同晶体相近的金刚石，可她加热后的抗撞击 （ TTI） 却相差很大。 对于锯片，不能仅仅根据抗压强度与晶形选择金刚石，而应根据 TTI来选用。 所烧制出的刀头，质量不稳定，时好时坏，这就与金刚石的 TTI 强度有关。 大多数厂家一般认为两次所选用的金刚石抗压 强度相同的。 而事实上，两次所选用的金刚石 TTI 却相差很大，结果刀头使用的效率也相差很大。 所以要想使刀头的质量稳定，必须根据 TTI 选用金刚石。 结论 （ 1） 刀头在破碎岩石时金刚石的负荷 并不太高； （ 2） 刀头在由非工作状态，进入工作状态的一刹那，承受极高的撞击力， 是破坏金刚石的主要原因； （ 3） 走刀速度越快，岩石越硬，线速度越高，金刚石承受的撞击强度越大； （ 4） 进刀量对金刚石的撞击强度，影响不大； （ 5） 应根据 TTI 测试结果选择刀头的金刚石。 仅根据晶形与抗压强度选择金刚石，不能保证刀头质量的稳定性。 第 11 页 方案 我们 必须对以上方面进行详细的分析后才能指定金刚石锯片的方案。 首先要根据 金刚石锯片所加工的材料的硬度来确定金刚石刀头的配方，然后选择适当的烧结参数，使刀头达到所要求的性能，再根据 金刚石锯片在工作中所需要的力矩等方面的要求来选择激光焊接的参数，最后再进行试切实验。 试切实验结束后再对金刚石锯片进行各方面的检测，再对金刚石锯片的工艺进行相应的调整，直至达到最好的性能要求。 以下是金刚石锯片生产的工序路线图（图 8） 图 9 工序路线图 4 过程 (设计或实验 )论述 配料 将金刚石小颗粒，铁，钴，镍等一些金属粉末按照 计算出的数据及 金刚石刀头 所需的硬度的比例进行混合，然后添加松脂和丙酮黏合剂搅拌，凉干后即可。 除了考虑以上的以外，还要考虑到金刚石脱落的问题，即对金刚石的把持力。 可以在其中加 强碳化物形成元素 ， 提高 对 金刚石把持力 ，同时也可以 提高金刚石锯片切割效率与寿命 ，这曾在前言部分提到过。 胎体对金刚石有好的把持力，金刚石就不会过早脱落，并具有最大的凸出高度，切割时锋利，效率高。 提高机械把持力， 这是由于金属粉末在烧结时产生收缩，形成压缩应力把持住金刚石。 压缩应力的产生是由于金刚石与胎体金属热膨胀系数不同，由于检测 实验 激光焊接装模 并选择相应的参数进行烧结冷压根据有关参数进行配方第 12 页 烧结时或晶体形成与长大引起体积变化所致。 由于胎体屈服强度有限，故产生的压缩应力与机械把持力有限。 粉末中添加少量强碳化物形成元素如 Cr、 W、Mo 等，由于其对金刚石润湿性与亲和 力较好，烧结时在金刚石与胎体金属界面上形成碳化物，实现对金刚石的次金结合，有利于把持力的加强与提高。 金刚石表面镀覆一层强碳化物形成金属元素如 Cr、 Ni、 Ti、 W 等。 这是近几年来采用较多的工艺措施。 冷压 所谓的冷压就是在常温下，通过对物体施加一定的压力，增加其内部引力，使得其能够成为我们所需要的形状。 金刚石刀头 如右图 9， 10 所示 图 10 图 11 金刚石刀头 ， 它 的本质是基体通过适当胎体材料将金刚石嵌镶固定。 它是在基体上焊接一种由金刚石颗粒 与胎体材料组成的复合烧 结体，常称之为刀头。 胎体即结合剂，应具备两个基本功能：一是把持金刚石；二是能随着金刚石的磨耗而磨耗，使金刚石正常出刃。 结合剂除了具备一定的硬度和耐磨性之外，还应具备一定的韧性。 结合剂有四种基：铜基结合剂、钴基结合剂、铁基结合 剂、碳化钨基结合剂。 其中，以钴基结合剂使用效果最好，但由于价格昂贵，不能大规模应用。 应用最为广泛的是铁基结合剂。 结合剂中的添加成分有四种：粘结成分、骨架成分、强化成分、亲和成分。 对于不同基的结合剂，其添加成分也不相同。 在胎体成分中常选用高熔点的金属如钨、碳化钨等以调节胎体的硬度和耐磨性，同时选用低熔点并对碳有很好化学亲和性的金属如钴、镍、锰等铜基合金作为金刚石的粘结材料。 本产品主要用于石材行业 ，如切割 等。 具有磨削力强，耐磨程度高，抛光效果好等特点。 先将 下凸模 放入模具中，再将混合金属粉末 面料和底料依次 倒 入 凹 模具里，弄均匀后再 将 上 凸模插入。 放在冷压机中，对其进行施加压力， 其 高度有定位块来控制，最后进行脱模即可。 冷压工序图如下： 第 13 页 图 12 冷压工序图 装模具，热压烧结 先将压好的金刚石刀头装入石墨模中，然后进行热压烧结。 金刚石 刀头 烧结 适用范围较广，具有极强的耐磨性，寿命长、时效高。 烧结时必须保温一段时间。 烧结参数如下： 表 6 时间(min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 温度(℃ ) 397 458 503 576 664 793 879 880 880 461 379 图 13 时间温度曲线010020030040050060070080090010001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 时间温度脱模装好上模 冷压依次倒入面料和底料放好下模和凹模第 14 页 表 7 图 14 激光焊接 在 20 世纪 70 年代 激光焊接 主要用于焊接 薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。 由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。 高功率 CO2 及高功率 YAG 激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。 获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接，在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。 激光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特 定熔池。 它是一种新型的焊接方式，激光焊接主要针对薄壁材料、精密零件的焊接，可实序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 时间(min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 压力(Mpa) 11 11 11 14 16 21 27 41 60 62 62 65 61 60 65 65 43 0 时间 压力曲线0102030405060701 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 时间压力第 15 页 现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等，深宽比高，焊缝宽度小，热影响区小、变形小，焊接速度快，焊缝平整、美观，焊后无需处理或只需简单处理，焊缝质量高，无气孔，可精确控制，聚焦光点小，定位精度高，易实现自动化。 激光焊接 技术是现代工业生产中不可缺少的先进制造技术 ,它与传统的焊接方法相比具有优良的焊接性能。 但是如果焊接中由于工艺参量的选取不当 ,就会导致焊接接头各项性能的下降 ,所以正确地选取焊接工艺参量是获得良好焊接性能的重要因素。 在一定的焊接 功率、焊接速度、保护气体流量和光斑直径下对奥氏体不锈钢进行激光焊接 ,可以获得外观上成型良好 ,焊缝平滑美观的接头 ,但其抗拉强度只达到基体的 %,远低于文献报道的 %。 通过对焊接接头金相微观组织的分析 ,得出引起这一现象的主要原因是激光功率低、焊接速度慢以及热影响区 (HAZ)大等。 金刚石 锯片加工石材制品时，幅面的宽度小于锯片的半径，其有效切割宽度一般只达到圆锯片直径的 30%～ 35%，传统上是通过增加金刚石 锯片直径的方法来增加锯切深度，从而达到加工大幅面石材制品的目的。 但是，目前国内激光焊接生产的锯片 直径均不大于 600mm，大直径金刚石锯片激光焊接技术及设备有待。